Устройство и элементы однотрубной системы отопления
В системе, где используется схема естественной циркуляции теплоносителя, эффект достигается за счет разной его плотности. Когда нагретая вода, подаваемая под напором, встречается с более холодной, идущей из обратного контура, последняя освобождает место для горячей воды, в результате чего та движется по стояку до верхней точки, откуда она уже направляется по магистральной трубе, а потом распространяется по радиаторам и элементам системы.
Для эффективной работы подобной схемы очень важно, чтобы трубы располагались под углом не менее 3-5 градусов. Трудности с соблюдением этого требования могут возникнуть в больших одноэтажных домах, где используемая отопительная система проложена на большом расстоянии. Следует помнить, что для выдержки подобного угла размещения труб перепады будут иметь высоту, равную порядка 5 см на каждый метр длины участка трубопровода
Следует помнить, что для выдержки подобного угла размещения труб перепады будут иметь высоту, равную порядка 5 см на каждый метр длины участка трубопровода.
Работу системы, где используется схема принудительной циркуляции, поддерживает циркуляционный насос, для которого отводится место в обратной части контура непосредственно перед входом в котел. Основная задача насосного оборудования заключается в обеспечении необходимого давления, чтобы теплоноситель постоянно имел оптимальную температуру, не выходящую за установленные пределы. Для подобной системы обязательным является размещение магистральной трубы под меньшим углом. Чаще всего эффективная работа обеспечивается, если на каждый метр длины трубы высота перепадов составляет 0,5 см.
Для подобных систем довольно актуальной является проблема перебоев с подачей электричества, что приводит к прекращению циркуляции теплоносителя. Эта задача решается путем размещения разгонного коллектора, представляющего собой трубу, основное назначение которой заключается в подъеме воды на высоту от 1,5 метра.
От верхней точки этого устройства должна отходить труба, ведущая к расширительному баку. Она необходима для поддержания требуемого давления в системе и предотвращения его повышения, что может быть привести к возникновению аварийных ситуаций. В конструкции современных систем обычно используются расширительные баки закрытого типа, исполнение которых не позволяет воздуху проникать в воду. При таком варианте исполнения в него помещают гибкую мембрану, с одной стороны которой поступает под высоким давлением воздух, а с другой — предусматривается отверстие для выхода воды. Для размещения этих элементов можно выбрать любое подходящее место в системе.
Несмотря на наиболее простое исполнение, для размещения расширительных баков открытого типа должно быть отведено место в верхней точке системы. Другим недостатком является постоянный контакт воды с кислородом, на фоне чего создаются благоприятные условия для развития коррозионных процессов, что негативным образом сказывается на сроке службы стальных труб и радиаторов.
В процессе монтажа элементов необходимо соблюдать следующий порядок действий:
Первым устанавливают отопительный котел, который может работать на любом виде топлива, используемый для нагрева выполняется монтаж разгонного коллектора, который подключают к расширительному этого настает черед магистрального трубопровода, который укладывают во всех помещениях дома в соответствии с заранее спроектированной важно в процессе работ проложить контур в тех помещениях, где в первую очередь необходимо поддерживать комфортную температуру. Речь идет о детской комнате, спальне и ванной
Заливка системы
Домашним мастерам, обустраивающим автономное отопление своими руками, важно заранее разобраться, как правильно заполнить систему отопления в частном доме, чтобы не допустить образования воздушных пробок. Для первого запуска отопления в частном доме желательно пригласить специалиста, который проверит правильность схемы и качество монтажа элементов, проконтролирует работу котла
Но в дальнейшем, после профилактических работ, вновь потребуется заполнение системы отопления теплоносителем, поэтому необходимо знать, как это сделать без ошибок
Для первого запуска отопления в частном доме желательно пригласить специалиста, который проверит правильность схемы и качество монтажа элементов, проконтролирует работу котла. Но в дальнейшем, после профилактических работ, вновь потребуется заполнение системы отопления теплоносителем, поэтому необходимо знать, как это сделать без ошибок.
Насос для заполнения системы отопления
Заполнение водой
В верхней точке правильно смонтированной отопительной системы располагается автоматический воздухоотводчик. Перед тем, как заполнить водой контур, клапан требуется полностью открыть, чтобы через него выходил вытесняемый воздух.
Обратный трубопровод монтируется под уклоном и в нижней точке устанавливается сливной кран, который позволяет удалять теплоноситель из системы. Рядом, чуть ниже котельного агрегата, должен иметься патрубок с обратным клапаном, который служит для заполнения системы отопления.
К патрубку может быть подключена труба водопровода, в этом случае, чтобы заполнить систему отопления водой, достаточно повернуть вентиль. При отсутствии стационарной трубы патрубок соединяют с водопроводом при помощи гибкого шланга. Заполнение водой закрытой системы отопления требует, чтобы вода подавалась под давлением, немного превышающим расчетное рабочее давление.
Проверка батареи после заполнения водой
Подача воды в систему завершается, когда все приборы отопления и трубы заполнились – из верхнего воздушного клапана начинает стекать теплоноситель. На завершающем этапе заливки закрывают верхний воздушный клапан и открывают краны Маевского на всех батареях поочередно, чтобы ликвидировать воздушные пузыри. Закачка воды прекращается, когда устранен весь воздух из системы и манометр на группе безопасности показывает расчетное давление (1,5 атм или более, в зависимости от характеристик котла).
Если в закрытой системе отопления используется двухконтурный котел с модулем подпитки водой, порядок действий предусматривает подключение заливочного шланга к специальному крану для закачки теплоносителя, который входит в состав модуля.
Если речь идет о системе с газовым котлом и водяным контуром, важно знать, как запустить агрегат. С котла снимается лицевая крышка, чтобы обеспечить доступ к циркуляционному насосу подкачки
После заполнения системы своими руками и ее проверки на герметичность включают агрегат, установив рабочий режим. С циркуляционного насоса подкачки, который начнет булькать, отверткой слегка отвинчивают крышку, чтобы вышел воздух и начала капать вода. Затем крышка завинчивается обратно и через 3-4 минуты операция повторяется два-три раза с небольшими интервалами. Агрегат станет работать тише и включится розжиг горелки. Проверьте показания манометра и ненадолго откройте подпитывающий кран, чтобы создать давление, соответствующее расчетному.
Заполнение антифризом
Применение незамерзающей жидкости в качестве теплоносителя имеет свои особенности. Разберемся, как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом, учитывая, что его нельзя залить через расширительный бак или подать из водопровода.
Заполнение антифризом
Система заполняется следующим образом:
- Вариант 1. Незамерзающая жидкость закачивается ручным опрессовочным насосом, который позволит обеспечить необходимое давление.
- Вариант 2. Используется электрический насос, способный перекачивать жидкости с различной плотностью.
- Вариант 3. Заливка выполняется через шланг, нижний конец которого подсоединен к патрубку обратного клапана, а верхний поднят выше верхней точки системы (на чердак, крышу, второй этаж). По завершении работ остатки теплоносителя из шланга сливают в подставленную емкость.
Расчет системы воздушного отопления для проектирования и монтажа своими руками
Расчет имеет огромное значение, если вы хотите чтобы система функционировала бесперебойно, эффективно и прослужила не один десяток лет. Из-за неграмотного планирования системы отопления вы можете потерпеть неудачу, что приведет к незапланированным расходам. Итак, что может случится, если не уделить должного внимания подготовительному этапу:
- теплонагреватель может перегреться. Результат — поломка.
- нежданные вибрации, а вследствие и шум при работе системы. Результат — постоянный шум, который уже, скорее всего, не убрать.
- сквозняки. Результат — постоянные простуды, холод.
Параметры расчета
Во-первых, мощность воздухонагревателя. В зависимости от качества работы воздухонагревателя будет ясно, какой объем площади он сможет прогреть воздухом.
Во-вторых, скорость подачи. Чем быстрее будет происходить подача нагретого воздуха в предназначенные места, тем меньшими будут теплопотери.
В-третьих, диаметр воздуховодов. Данный показатель влияет на расчет аэродинамических характеристик системы в целом. Диаметр должен согласовываться со скоростью подачи, иначе воздух будет теряться в воздуховоде, в результате — теплопотери.
Воздух
Естественную тепловую воздушную циркуляцию в частном строении могут создать отопительные печи. Но теплоемкость воздуха мала, поэтому для полноценного воздушного отопления нужно или обеспечить интенсивный конвективный поток, или поставить большой воздухонагреватель. Можно использовать:
- Теплые полы. Воздух в комнате с таким оборудованием обладает невысокой температурой. Мала и его тепловая инерция, к тому же она напрямую зависит от теплоемкости носителя. Но теплопотери в этом случае оказываются ниже (примерно в полтора раза), чем если обогревать помещение радиаторами. Правда, для теплового пола потребуется свой циркуляционный насос, поскольку первичный теплоноситель протолкнуть в систему через тонкую замурованную трубку не получится. Это, конечно, минус. Ведь если электричества не будет, такой пол перестанет работать, а значит и обогревать комнату. Теплые полы желательно обустраивать в помещениях, интенсивно теряющих тепло, но не требующих обеспечения ровного температурного режима — в прихожих, холлах, коридорах.
- Печь-калорифер. Ее устанавливают в подвале, а тепло поступает в дом через систему воздуховодов. Если коттедж не выше 2-х этажей, такая система может оказаться очень эффективной и экономически выгодной. Но в расчетах она сложна и требует точности, поэтому не рекомендуется к самостоятельному оформлению в частном доме.
Классификация систем водяного отопления
Системы водяного отопления являются сложными инженерными системами с множеством разновидностей. В роли теплоносителя в них выступает вода или водные растворы специального назначения. В зависимости от конфигурации систем предусмотрена их классификация по следующим параметрам:
- по способу циркуляции теплоносителя;
- по наличию контакта с атмосферным воздухом;
- по схеме питания приборов;
- по расположению магистральных трубопроводов.
Схема отопления с естественной циркуляцией открытого типа. 1 — котёл; 2 — расширительный бак; 3 радиатор; 4 — горячий выход теплообменника котла, до расширительного бака идёт строго вертикально; 5 — магистральная труба подачи; 6 — стояк; 7 — магистральная труба обратки; 8 — шаровый вентиль; 9 — слив с шаровым вентилем для сброса теплоносителя
Первый способ организации движения теплоносителя по системе — естественная циркуляция . Этот вариант позволяет обеспечить работоспособность отопления без привязки к наличию электроэнергии. Циркуляция осуществляется за счёт гравитационных сил. Нагретая в котле жидкость поднимается вверх благодаря уменьшению плотности, поступает в радиаторы, отдаёт тепло и возвращается в котел.
Схема отопления с принудительной циркуляцией закрытого типа. 1 — котёл; 2 — воздухоотводчик; 3 — манометр; 4 — предохранительный клапан (номера 2, 3, 4 составляют группу безопасности); 5 — расширительный бак; 6 — радиатор; 7 — фильтр грубой очистки; 8 — слив; 9 — циркуляционный насос; 10 — шаровый вентиль
На рисунке показана однотрубная система с вертикальной разводкой. На разных стояках показаны разные типы подключения приборов.
Приведенная схема показывает характерную конфигурацию двухтрубной системы с вертикальной разводкой.
Однотрубная напорная система отопления: 1 — котел; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы; 4 — игольчатый кран; 5 — расширительный бак; 6 — слив; 7 — водопровод; 8 — фильтр; 9 — насос; 10 — шаровые краны
Простейшая однотрубная система с горизонтальной разводкой подразумевает последовательное прохождение теплоносителя по всем приборам в пределах одного этажа.
Коллекторная схема: 1 — котел; 2 — расширительный бак; 3 — коллектор подачи; 4 — радиаторы отопления; 5 — коллектор обратки; 6 — насос
Двухтрубная горизонтальная система может иметь периметральную или лучевую (коллекторную) разводку. В первом случае трубы прокладываются по периметру помещения, постепенно запитывая все приборы, во втором каждый отопительный прибор имеет отдельную подводку.
Трубы лучевой разводки прокладываются в стяжке пола кратчайшими путями до каждого радиатора. При этом их конфигурация напоминает лучи, исходящие от одного источника — распределительного коллектора. Это послужило причиной появления соответствующего названия.
Коллекторы в современных интерьерах частных домов часто аккуратно прячутся в специальные шкафчики, что позволяет сохранить эстетичность помещения и скрыть элементы настройки и регулирования системы.
Теплоснабжение в доме
Расчет теплоснабжения для собственного дома мы станем делать в такой последовательности:
- Набросаем эскизный проект дома, исходя из простых средств и участка под строительство.
- Проведем разделение дома по степени нужной комфортности помещений.
- Найдем потери тепла для любой комнаты по отдельности.
- Если будет необходимость, если разрабатывается СО для новостройки, доработаем эскизный проект.
- Разместим в помещениях дизайн радиаторы: батареи радиаторов и, может быть, добавочные стационарного типа системы обогрева.
- Также для любой комнаты определим общую теплопроизводительность радиаторов, а по ней – нужное численность секций.
- Подберём систему построения СО и схему разводки теплового носителя, а по ним – добавочные поправочные коэффициенты для расчета мощности котла. Тут же определимся, что станем делать сами, а для чего придется нанимать профессионалов.
- Рассчитаем, пользуясь ключевым (обязательными) и добавочными коэффициентами, необходимую мощность котла.
После чего остается высчитать метраж и номенклатуру труб, кол-во и номенклатуру фитингов, вентилей, устройств автоматики, характер и рабочий объем, требуемые инструмент и материалы и др. Согласно данным расчета составляется смета на постройку СО, однако это предмет отдельного серьезного разговора. Тут мы ограничимся расчетом котла, т.к. методика расчета топливного расхода уже приведена выше.
Зоны комфортности
База экономного расходования энергии на теплоснабжение – подробное разделение дома по необходимой/допустимой степени комфортности комнат. Приватному владельцу дома, не стесненному стандартными нормами и затратами на оплату специалистов-проектировщиков, можно советовать разделение строения более подробное, чем принято при массовой застройке под возможных покупателей, но крепче экономящее тепло:
- Территория полного комфорта – диапазон температур 22-24 градуса, не больше 2-х фасадных стен. Сюда относятся детские, сантехнический узел (в особенности – ванная), комнаты престарелых родителей, зал для занятий спортом, парная, бассейн и т.п.
- Территория спальни – помимо спальных комнат, это комнаты общего назначения, где сконцентрирована вся личная жизнь их обитателей: гостиные, комнаты прислуги, помещения, сдаваемые в аренду. Диапазон температур – 21-25 градусов.
- Зона для жилья – зала, столовая, кухня, кабинет для работы для умственного труда, будуар хозяйки и др. Диапазон температур – по норме санитарии, 18-27 градусов.
- Хозяйственная территория – тут люди активно работают полноценно одетыми по сезону. Быстрее всего, есть источники добавочного обогревания. Сюда относятся кухня, домашняя мастерская, полудом-полусад и т.п. Верхний предел температуры не нормируется, нижний в отсутствие людей опускается до 15-16 градусов.
- Территория непостоянного пользования, или проходная территория – гостиная, лесничная клетка, автогараж и т.п. Т.к. люди тут возникают вскользь и в верхней одежде, то нижний предел температур задается в 12 градусов. Для обогревания лучше применять пол с подогревом или потолочные инфракрасные (ИК) излучатели, про них см. дальше, в разделе об электрообогреве. Батареи отопления – аварийные, на время включающиеся в целях защиты котла от перегревания.
- Подсобная территория – в помещениях этой зоны тепловые источники не ставятся, диапазон температур совсем не нормируется, только бы выше нуля было. Обогрев выполняется за счёт передачи тепла из смежных помещений. Тут также можно устанавливать аварийные радиаторы СО.
Системы закрытого типа
Нужно сразу сказать, чтобы было понятно, что закрытая система отопления обязательно будет иметь в своем составе циркуляционный насос, поэтому они являются схемами с принудительной циркуляцией. А вот открытая система отопления имеет лишь расширительный бачок, который создает некоторое давление, поэтому они являются схемами с естественной циркуляцией.
Теперь перейдем непосредственно к конструкциям закрытого типа. Итак, закрытая система отопления, или автономная, является такой системой, в которой теплоноситель приводится в движение циркуляционным насосом, при этом исключено испарение теплоносителя, так как она является полностью герметичной, то есть контакт теплоносителя с окружающей средой исключен.
Что входит в состав конструкций закрытого типа
Как правило, конструкция включает в себя следующие составляющие элементы:
- Котел для обогрева частного дома (работающий на твердом топливе или газовый);
- Расширительный бачок мембранного типа;
- Некоторое количество радиаторов;
- Трубопровод;
- Фасонные элементы (фитинги, запорная арматура, тройники и другие);
- Фильтры;
- Некоторые крепежные приспособления для труб, газового котла, батарей.
Устройство закрытой системы отопления
Надо сказать, что некоторые элементы могут не присутствовать, или же наоборот, встречаются такие, которых в данном списке нет. К примеру, может стоять манометр, а отсутствовать может фильтр или бачок.
Принцип функционирования
Не стоит лишний раз упоминать про общий принцип работы отопительной системы с принудительной циркуляцией. А вот про необходимость расширительного бачка сказать надо. Итак, вода, нагреваясь, становится немного больше в объеме. Данный излишек попадает в расширительный бачок. Он состоит из двух камер, которые разделены мембраной. Первая камера служит для накопления водяного резерва, то есть этого излишка воды. Вторая же камера служит для содержания азота под некоторым давлением.
В бачок вода попадает через клапан, который настроен на гидравлическое давление системы. То есть, как только оно превышается, так клапан открывается.
Становится понятным, что такой бачок служит для выравнивания давления в системе, то есть поддержания его на одном и том же уровне. Это происходит за счет того, что при попадании воды в бачок, объем его газовой камеры уменьшается, а давление в ней увеличивается.
Простая схема закрытой системы отопления
Обратно в систему вода возвращается циркуляционным насосом.
Некоторые конструктивные особенности
Система отопления загородного дома с принудительной циркуляцией водяного потока имеет свои особенности подключения отдельных элементов:
- Насос и расширительный бачок лучше устанавливать в частном доме в одном помещении с газовым котлом или с котлом на твердом топливе. Это позволит сэкономить на трубах;
- Бачок и насос врезаются в «обратную трубу». Это связано с тем, что работа насоса с холодной водой бережет его от перегрева, а значит, продлевает срок службы в частном доме;
- Вся конструкция с принудительной циркуляцией – это уже особенность, которая отлично применяется и для очень больших производственных помещений, и для загородного домика, и для частного коттеджа.
Некоторые преимущества и недостатки
Система с принудительной циркуляцией имеет больше достоинств, нежели недостатков. И речь идет не только о частном доме, но и о больших производственных помещениях.
Действительно, открытая система отопления имеет ограничения на свои размеры и на размеры отапливаемого частного дома, а вот закрытые конструкции такого ограничения не имеют.
Система отопления дома закрытого типа
Кроме всего прочего, к положительным моментам можно отнести следующие качества схем с принудительной циркуляцией:
- Благодаря наличию газового котла и высокой теплоотдаче, все схемы с принудительной циркуляцией водяного потока имеют высокий КПД;
- Нет необходимости контроля водяного уровня, так как теплоноситель не испаряется;
- Есть возможность подключения труб меньшего диаметра;
- Срок службы газового котла выше, так как температура водяного потока на входе и выходе примерно одинакова;
- Уменьшение коррозии радиаторов и других элементов, за счет герметичности подключения и их, и всех остальных элементов;
- Есть возможность в качестве теплоносителя использовать не воду, а более стабильный антифриз.
К недостаткам можно отнести следующие моменты:
- Энергозависимость. Действительно, для водяного отопления с насосом требуется постоянное снабжение электричеством. И даже если учесть, что котел на твердом топливе работает без электричества, то насос без него обойтись не может;
- Система требует подключения водяного бака большого объема, а такие элементы стоят не малых средств.
Два котла
Схема, приведенная выше, предполагает использование двух одинаковых отопительных котлов, подключенных один за другим, «каскадом». Это вынужденная мера, предпринятая из-за необходимости форсированного обогрева помещений в морозы, когда для достижения комфортного микроклимата внутри здания требуется регулировать котловые мощности по 10-20 раз за сезон. Каскадное же соединение двух агрегатов дает нужные пределы без ущерба запасу на форсаж.
Здесь тоже можно сэкономить, установив в качестве основного котла дорогое оборудование, имеющее расчетную мощность с форсажным запасом. Второй же котел нужно будет подключить дешевый, простенький, на альтернативном или дополнительном энергоносителе. Его, конечно, включать/выключать придется вручную, но ради существенного сокращения расходов такие неудобства можно принять.
Схема отопления
Циркуляция воды по трубам и радиаторам происходит за счёт движения нагретой жидкости вверх, а также от работы циркуляционного насоса.
Дополнительные элементы:
- Запорная арматура (чем больше будет кранов, тем проще будет обслуживать и ремонтировать элементы отопления).
- Воздухоотводчики (кислород, постепенно скапливающийся в трубах, губителен для металлов, его периодически нужно стравливать).
- Терморегулятор (нужен, чтобы t в комнатах держалась на одном уровне, экономит топливо).
Монтаж напольного газового котла в существующую систему отопления
Расширительный бак – обязательный атрибут любой системы. Он может быть закрытый и открытый. Закрытый ставят в паре с циркуляционным насосом. Открытый бак размещается как можно выше, например, на чердаке дома.
Разводка труб
- Однотрубная.
- Двухтрубная.
Однотрубная. От котла отходит труба, к которой последовательно подключены радиаторы. Чем дальше от отопительного прибора батарея, тем она холоднее. Такая схема проще всего, на неё уходит мало материалов. Но подходит она только для небольших домов, где теплоноситель не будет успевать остывать. Кроме того, система не поддаётся регулировке.
Двухтрубная система – все радиаторы подключены к трубе подачи параллельно. В каждый поступает первая, горячая вода. Пройдя по батарее, вода стекает в трубу обратки и возвращается в котёл. Система чуть более затратна, но все комнаты обогреваются равномерно. Подходит для многокомнатных домов.
Одноконтурный котёл или двухконтурный – не имеет значения для выбора типа разводки.
Подключение радиаторов
Есть три варианта подключения радиаторов отопления:
- Односторонний.
- Нижний.
- Диагональный.
Различаются они не только местом размещения, но и эффективностью.
Рассмотрим каждый из этих вариантов подробнее:
- Односторонний вариант. Трубы подачи и обратки размещаются с одной стороны радиатора. Метод экономит материалы, но не слишком эффективен, если радиатор состоит из большого числа секций (теплоноситель попросту остывает, пока доходит до последней секции).
- Нижний вариант. Устаревший и малоэффективный (радиаторы отдают на 15 – 30 % меньше тепла, чем могли бы). Жидкость течёт там, где проще – по низу отопительных приборов, а верхняя часть остаётся не задействованной.
- Диагональный вариант. Самый правильный. Вода заходит в верхней части одной стороны радиатора, и, пройдя по всей батарее, выходит в нижней части с другой стороны. Обязательна такая установка для длинных отопительных приборов. При такой схеме можно ожидать, что радиаторы выдадут паспортные показатели.
Все радиаторы универсальны и имеют 4 возможных места подключения. Это значит, что способ подключения зависит только от Вашего желания.
Дымоход
Одно из обязательных условий: выходной патрубок котла должен точь-в-точь совпадать с диаметром дымохода. Другие тонкости:
- Дымоход от котла до оголовка не должен иметь больше трёх изгибов.
- Не должно быть соединений там, где труба проходит сквозь стену или кровлю.
- Труба должна быть утеплена в местах, где проходит по неотапливаемому помещению.
Чтобы проверить, будет ли достаточно длины дымохода, который Вы планируете, выполните простой расчёт. Найдите объём дымохода и объём котла. Котёл должен полностью «помещаться» в дымоходе. Площадь, S круглой трубы узнаётся по формуле πR2 . Чтобы узнать объём, получившееся число умножить на общую длину трубы.
Заключение. Изучив все тонкости, и тщательно всё продумав, можно переходить к монтажным работам. Помните, что подключение котла к газовой магистрали должны осуществлять только специалисты газовой службы. Они же и проводят пробный пуск системы.
