Закрытая система отопления частного дома с естественной циркуляцией

Проектирование частного дома подразумевает расчет схемы отопительной системы, которая бывает открытой и закрытой (предполагающей установку расширительного бака). Второй вариант считается наиболее предпочтительным у владельцев коттеджей, так как дает возможность существенно экономить на потреблении ресурсов. Основное преимущество подобной системы заключается в том, что теплоноситель не контактирует с воздухом, значит, не подвергает оборудование коррозии.

Особенности и разновидности

Главным элементом системы отопления закрытого типа является котел, к которому подведены трубопровод. Также устанавливается бачок и циркуляционный насос. Обычно такой способ обогрева подразумевает, что носитель движется по трубам принудительно. Это энергозависимый метод, так как устройства работают от электричества. При отключении света необходимо позаботиться о продолжении деятельности в штатном режиме. Для этого устанавливают специальный переходник – байпас, который блокирует насос и преобразует в закрытую систему отопления с естественной циркуляцией.

Если речь идет об однотрубном варианте обогрева, важно обеспечить равномерное распределение носителя по радиаторам в частном доме. От котла по всем помещениям пускают трубу, к которой монтируют батареи. Без работы насоса горячими будут только элементы, находящиеся в непосредственной близости от нагревателя. В остальных комнатах сохранится холодный воздух. Эту проблему решает закрытая система отопления с принудительной циркуляцией. Благодаря схеме, создается давление, при котором носитель получает определенную скорость, достаточную для обеспечения всех радиаторов.

Хитрый счетчик, сберегающий электроэнергию
Окупается за 2 месяца!

В двухтрубном варианте подход также является рациональным, особенно для обслуживания больших площадей. Такой вид отопления подразумевает подключение двух параллельных магистралей. По одной горячая жидкость расходится по батареям под давлением в случае, если действует принудительно. По другой трубе охлажденный носитель возвращается в котел, минуя расширительный бак.

Существует горизонтальная и вертикальная разводка магистрали. Первый тип подразумевает объединение всех батарей в единую линию, подключенную к общему стояку. Чаще всего такой способ применяется в многоквартирных зданиях. Второй вариант считается более эффективным, обычно монтируется в частном доме. Подводящие трубы расположены сверху, что обеспечивает хорошую теплоотдачу при закрытых системах.

От объема носителя зависит величина бачка. Параметр должен составлять 10% от всего оборудования для отопления. Котлы с автоматикой позволяют контролировать процессы, регулировать давление и температуру. Датчик от перегрева активирует предохранительный клапан в момент закипания жидкости, оберегая технику от поломок. Таким же образом работает аппаратура от промерзания.

Принцип работы

Чтобы понять, что такое закрытая система отопления, необходимо разобраться в тонкостях ее функционирования. Жидкий теплоноситель нагревается до заданной температуры и начинает продвижение по радиаторам и трубам, передавая энергию в помещение и обогревая. Микроклимат в частном доме зависит от объема и состояния жидкости. Чем она горячее и больше ее количество, тем комфортнее находиться в комнатах.

При открывании клапана лишний объем воды сбрасывается в расширительный бак системы отопления, который оснащен двумя камерами, разделенными перегородкой. Первый отсек служит для хранения резерва жидкости, во втором содержится азот под давлением. Такая схема способствует поддержанию напора на одном уровне. Принудительно носитель возвращается назад при помощи насоса, в охлажденном виде. Для слива воды в самой нижней точке устанавливают патрубок с вентилем.

Как бы надежно не изолировали систему отопления с принудительной циркуляцией, в нее может попасть воздух при заполнении и последующем наборе воды. В это время происходит разгерметизация стыков. Чтобы удалить пузырьки, применяют стандартные отводчики и краны Маевского. При монтаже сепараторов в трубопровод гарантирована деаэрация и стабильность функционирования всех элементов.

Плюсы и минусы

У закрытой системы отопления есть свои положительные и отрицательные стороны:

1. Установка осуществляется намного быстрее, чем обустройство открытого типа.

2. Мембранные и безнапорные баки не позволяют жидкости улетучиваться.

3. Даже с трубами малого диаметра эффективность сохраняется.

4. Невозможность попадания кислорода предполагает защиту от коррозии.

5. В качестве носителя в системе отопления используется вода или антифриз.

6. Расширительный бак можно устанавливать рядом с котлом.

7. Высокий уровень теплоотдачи обеспечивает стабильный обогрев.

В качестве недостатков отмечены следующие факторы:

• Использование насоса подразумевает зависимость от электричества.
• Для закрытого типа требуется бак большого объема.
• Без автоматики достаточно трудно регулировать температуру и давление.
• Если планируется использовать принудительно, требуется установка насоса.

Основные нюансы настройки и запуска

Схема подключения системы отопления заключается в установке котла в вентилируемом помещении. На выходе монтируют узел безопасности с манометром, воздухоотводчиком и клапаном сброса давления. Далее подсоединяют циркуляционный насос с производительностью примерно 40 л в минуту для дома площадью 200 м 2. Подиум для оборудования облицовывают негорючим материалом, содержащим асбест. Рядом монтируют расширительный бак. В соответствии со схемой разводки делают сквозные отверстия для труб и устанавливают запорную аппаратуру.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

На следующем этапе требуется заполнить систему. Перед процедурой нужно проследить, чтобы качество теплоносителя соответствовало требованиям. Воду лучше подвергнуть предварительной очистке, антифриз подготавливают заранее. Важно не забыть промыть трубопровод, устранить накипь и грязь из радиаторов.

Чтобы закачать носитель для обогрева частного дома, необходимо проверить состояние вентилей для слива и кранов Маевского, они должны быть закрыты до упора. Вода подается под небольшим давлением, чтобы равномерно удалить воздух. В процессе убирают кислород из радиаторов. Как только закончится поступление носителя, нужно приступать к повышению давления, следя за показателями манометра. При отметке в 2 атмосферы воздух стравливают посредством кранов Маевского, затем снова начинают нагнетание. Закачать жидкость нужно до того момента, пока она не польется из перелива.

Заполнить оборудование с котлом и насосом при отсутствии централизованной подачи нужно таким образом: нагнетательный шланг присоединить к сливному патрубку, чтобы получилась прямая магистраль от скважины к вентилю. Все краны открывают для выхода воздуха, что позволяет закачать необходимое количество жидкости.

Если насос не предусмотрен, шланг поднимают на высоту 20 метров, через него придется заполнить контур отопления. Такой способ помогает создать водяное давление в 1,5 атмосферы. Резьбовое соединение, на котором крепится расширительный бак, убирают, чтобы подготовить воронку для трубопровода. После полной закачки его возвращают на место. В процессе необходимо следить за манометром.

В завершение работы включают оборудование, чтобы понять, правильно ли произведено заполнение и подобрано давление. Если была допущена ошибка, радиаторы останутся холодными, вода потечет из бака, в батареях будут слышны характерные звуки: бульканье, постукивание.

Система отопления в частном доме закрытого типа предполагает естественную или принудительную циркуляцию, вертикальную разводку магистрали. Чтобы достичь оптимального температурного режима в помещениях, важно грамотно провести настройку и запуск техники, подготовку носителя, его правильную закачку. Благодаря хорошо выполненной работе, радиаторы прогреются моментально, и система будет функционировать без перебоев.

Автор:
Сергей Исаев

Закрытая система отопления – удобный вариант для частного дома

Любая гидравлическая система отопления представляет собой комплекс отопительных устройств и нагревательных приборов, соединенных между собой трубопроводом в определенном порядке. При нагревании теплоносителя он изменяется в объеме (расширяется). Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией предусматривают компенсацию этого процесса за счет расширительного бака.

В зависимости от того, сообщается ли такой бак с наружным атмосферным воздухом, отопительные системы делятся на две разновидности – открытые и закрытые системы отопления.

Схема закрытой системы отопления

Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Включение насоса в гидравлическую схему позволяет проводить обогрев помещений более эффективно. Принудительная циркуляция позволяет включать в такую схему дополнительные отопительные устройства (например, системы «тёплый пол»).

Наличие насоса в схеме ставит отопление в зависимость от электроснабжения, но при этом циркуляция теплоносителя происходит намного эффективнее.

При реализации такой схемы установка этого насоса проводится на обратной магистральной трубе перед котлом. Там же устанавливается и расширительный бак для отопления закрытого типа.

Понятно, что такое расположение делает сам монтаж проще, так как отпадает необходимость соблюдать угол уклона, утеплять трубопровод и на главные стояки (магистрали) устанавливать трубы большего диаметра (что не всегда эстетично в жилом помещении).

Фото закрытых баков

Система отопления закрытого типа предупреждает испарение теплоносителя. В связи с этим отпадает необходимость постоянного контроля его уровня в системе .

Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет проводить прогрев за меньшее время и изменять нагрев в каждом отдельном помещении. Если в цепь включен комнатный термостат, то появляется возможность эффективно обогревать помещения при изменении температуры ниже установленной.

Элементы отопительной схемы

Схема отопления закрытого типа включает такие элементы:

• котел для отопления частного дома (любого типа – газовый. твердотопливный и т.п.);
• мембранный расширительный герметичный бак;
• циркуляционный насос;
• радиаторы и батареи отопления;
• трубы для магистралей стояков, подводки и перемычки;
• фитинги (переходники для труб);
• краны (пробковые и шаровые) и клапаны (системы Маевского);
• фильтры (в основном для поддержания работоспособности котла);
• крепежи (хомуты и пр.).

Принцип работы

1. Теплоноситель (вода или антифриз) нагреваются в отопительном котле. При увеличении температуры среды увеличивается объем.
   Излишек теплоносителя переходит в расширительный бак, который по своему виду напоминает капсулу, разделенную на два отделения.
   Одно отделение – это гидравлическая камера, куда поступает жидкий теплоноситель при нагревании. Второе отделение – газовая камера, которая заполнена азотом под определенным давлением;

Как работает расширительный мембранный бак

1. До запуска отопления в баке устанавливается давление, равное гидростатическому давлению в контуре. При нагреве теплоносителя он поступает в расширительный бак через клапан.
   За счет этого выравнивается давление внутри системы (так как объем газовой камеры уменьшается, а давление газа – увеличивается). Из расширительного бака теплоноситель возвращается в систему тем же циркуляционным насосом.

Конструктивные особенности закрытой системы отопления

Схема отопления с принудительной циркуляцией закрытого типа имеет некоторые особенности. Расширительный бачок и циркуляционный насос можно размещать в одном и том же помещении вместе с нагревательным котлом.

Это дает ряд преимуществ – уменьшается общая длина трубопроводов, отпадает необходимость в установке труб большого диаметра и соблюдения углов наклона при монтаже.

Общий вид котельной

Герметичная конструкция расширительного бака такого типа препятствует испарению теплоносителя из системы и завоздушиванию трубопроводов.

Важно!
Расширительный бак мембранного типа и циркуляционный насос необходимо устанавливать на обратной магистральной трубе.
Насос можно дольше эксплуатировать, если по нему проходит жидкость, температура которой ниже.

Открытая разновидность схемы отопления имеет определенные ограничения по размерам, поэтому может применяться только в небольших по площади помещениях. Отопление закрытого типа таких ограничений не имеет.

Достоинства и недостатки закрытой системы отопления

Герметичная система отопления с принудительной циркуляцией закрытого типа отопления имеет свои плюсы и минусы. Плюсов у нее больше, поэтому их следует рассмотреть более подробно, хотя существуют и негативные моменты.

Преимущества закрытой отопительной системы

• Большая теплоотдача;
• Отсутствие испарения теплоносителя;
• Возможность использования труб меньшего диаметра;
• Срок службы котла выше за счет уменьшения разницы температуры на входе и выходе;
• Уменьшение коррозии за счет герметичности;
• Возможность применения антифриза в качестве теплоносителя.

Недостатки закрытой отопительной системы

• Энергозависимость (требуется электроснабжение для циркуляционного насоса для отопления );
• Объем расширительного бака должен быть намного больше, естественно, что он несколько дороже.

Переоборудование открытой системы с естественной циркуляцией в закрытую

Вариант закрытой системы отопления с естественной циркуляцией – это способ оборудования системы отопления без циркуляционного насоса. В практике такая разновидность организации отопления встречается крайне редко, но ее работоспособность сомнениям не подвергается.

Как правило, она специально не проектируется изначально в таком виде, но при замене своими руками обычного расширительного бака на мембранный, она превращается из открытой системы с естественной циркуляцией в закрытую с естественной циркуляцией.

Само собой, что можно и заранее рассчитать, спроектировать и собрать такую систему, но при этом многие из очевидных преимуществ закрытых систем теряются. Например, нужно очень точно рассчитывать диаметры стояков и магистралей, трубы укладывать под уклоном, будут образовываться воздушные пробки.

Достоинство, которое дает естественная циркуляция в закрытой системе отопления, это – независимость от электроснабжения.

Стоит ли такое сомнительное преимущество конкретных минусов? Вряд ли кому-то в голову придет строить жилье с водяным отоплением, но без электричества. Цена обычного насоса – около ста долларов. При этом он берет электроэнергии, как лампочка накаливания от настольной лампы – 40-60 Вт.

Как его правильно поставить, можно увидеть на видео:

Монтаж отопительной системы

Монтаж закрытой системы отопления начинается с выбора подходящего котла по двум критериям – вид котла и его мощность. В последнее время популярность приобретают твердотопливные котлы. Они хотя и более громоздки, в эксплуатации обходятся дешевле. Мощность котла зависит от многих факторов.

Важно!
Как следует рассчитывать мощность? Инструкция расчета предполагает следующее: при высоте потолков до трех метров, средней утеплённости двух- трехэтажного частного дома, на обогрев каждых 10 м 2 необходимо 1 кВт мощности отопительного котла.
Как показывает практика, цена такого котла – около 1 000 долларов США.

Тип отопительных приборов (батарей отопления или радиаторов) выбирается исходя из доступных средств. Все виды радиаторов приблизительно одинаково отдают тепло, и срок их службы тоже не сильно отличается. Если остановиться на стальных радиаторах, то их стоимость для такого дома составит тоже около 1 000 долларов США.

• трубы – 500;
• насос – 100;
• бак – 50;
• фитинги, краны, фильтры – 500;
• проект и монтаж – еще 1 000.

Итого очень приблизительная стоимость устройства закрытой отопительной системы в частном доме обойдется – 1 000+1 000+500+100+50+500+1000 = 4 150 долларов США.

Расположение отопительных приборов в здании

Итак, оборудование установлено, трубы проведены. Можно производить заполнение водой закрытой системы отопления.

Учитывая плюсы и минусы, которые имеет закрытая система отопления с естественной циркуляцией, и приблизительно прикинув стоимость обустройства системы с принудительной циркуляцией, можно сделать выводы, что принципиальной разницы между такими системами нет. Единственное, что можно сказать, система с принудительной циркуляцией выгоднее с точки зрения монтажа и оборудование в ней работает дольше.

Самостоятельная разработка и установка системы отопления частного дома с естественной циркуляцией

Планирование и монтаж отопления с естественной циркуляцией считается наиболее простым и не затратным способом обогреть дом. Однако для практической реализации подобного проекта следует знать все нюансы и правила выбора компонентов. Поэтому система отопления частного дома с естественной циркуляцией должна быть правильно рассчитана и проработана схема ее установки.

Принцип работы отопления с естественной циркуляцией

Для работы любой водяной отопительной системы необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя по трубам. Нагреваясь в котле, горячая вода должна поступать в батареи и радиаторы для передачи тепла в помещения дома. Водяная система отопления с естественной циркуляцией не является исключением.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Движение теплоносителя происходит за счет разности плотности в нормальном и в нагретом состоянии. При попадании в теплообменник работающего котла происходит повышение температуры воды и как следствие – уменьшение плотности. Так как удельная масса холодного теплоносителя выше – он начитает вытеснять нагретый. В результате этого образуется движение масс.

Перед тем как сделать водяное отопление с естественной циркуляцией своими руками следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и спецификой эксплуатации:

• Высокая степень надежности. Отсутствие движущихся элементов (крыльчатка циркуляционного насоса) и давление, равное атмосферному, обеспечивают длительную эксплуатацию естественной системы отопления частного дома;
• Инерционность системы. Естественная циркуляция в закрытой системе отопления обеспечивается за счет небольшой разности давления. Поэтому скорость поступления горячей воды к радиаторам будет минимальной;
• Обязательное соблюдение уклона магистралей. Для нормальной работы уклон системы отопления с естественной циркуляцией должен соответствовать расчетным данным. Трубы монтируют с уклоном от котла, а для обратной магистрали – к котлу. Таким образом обеспечивается оптимальная работа системы.

Также следует отметить, что монтаж системы отопления с естественной циркуляцией рекомендуется осуществлять для схем с протяженностью трубопроводов не более 30 м.п. В противном случае большой объем остывшего теплоносителя существенно снизит его скорость.

Традиционная схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией может предусматривать монтаж газового, твердотопливного или электрического котла. Важно чтобы в их конструкции была предусмотрена система защиты от перегрева в случае обратного движения теплоносителя или возникновения воздушных пробок.

Схемы отопления с естественной циркуляцией

Прежде всего необходимо правильно подобрать схему расположения трубопроводов, радиаторов и котла. Так как правильно сделать отопление с естественной циркуляцией можно лишь по заранее составленному плану – этому этапу работы нужно уделить максим внимания.

Отопление с естественной циркуляцией в квартире

На первом этапе проводится первичный анализ помещения (дома), где планируется обустроить систему теплоснабжения. Учитывается жилая площадь, степень теплоизоляции наружных стен и тип котла для нагрева воды. В настоящее время существует множество схем, с помощью которых можно сделать отопление с естественной циркуляцией своими руками. Наиболее популярными являются:

• Однотрубная. Оптимальный вариант для небольших домов и квартир;
• Двухтрубная. Выбирается для обеспечения нагрева воздуха в домах со средней и большой площадью, двухэтажных зданий.

Однако учитывая принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией следует помнить о главных ограничениях – общая протяженность магистрали, минимальное количество поворотных узлов. Поэтому данную схему нельзя применять для коллекторной или тройниковой разводки труб. Слишком большие гидравлические потери будут негативно сказываться на скорости движения теплоносителя.

Выполняя расчет системы отопления с естественной циркуляцией следует учитывать, что в этой системе можно применять только воду. Антифриз обладает слишком большой плотностью, что не сможет обеспечить должный напор в трубопроводах.

Однотрубная система

Для небольших дачных и загородных домов при расчете системы отопления с естественной циркуляцией учитываются не только технические (эксплуатационные) характеристики, но и общая себестоимость проекта. В итоге должна получиться надежная и недорогая в обслуживании система теплоснабжения. Поэтому чаще всего в этих домах делается однотрубная система отопления с естественной циркуляцией.

Однотрубная система отопления

Особенностью этой системы является наличие одной магистрали. Радиаторы и батареи подключаются к ней параллельно, образуя единый контур. Основными преимуществами однотрубной система отопления с естественной циркуляцией являются минимальное количество комплектующих, небольшой расход материалов и простота монтажа. Однако нужно учитывать, что скорость остывания теплоносителя в этой системе достаточно велика из-за последовательной передачи тепла каждому радиатору в цепи.

Для оптимизации теплового режима в естественной системе отопления частного дома нужно предусмотреть наличие таких компонентов:

• Байпас в обвязке каждого радиатора. Он даст возможность ограничить приток теплоносителя в батарею, не изменяя параметры всей системы. С его помощью можно полностью отключить отопительный прибор для замены или ремонта, не прекращая работу теплоснабжения;
• Терморегуляторы на батареях. Они монтируются в систему отопления с естественной циркуляцией в паре с байпасом. Автоматический термический элемент будет изменять сечение проходного диаметра патрубка радиатора, тем самым регулируя степень нагрева прибора;
• Кран Маевского. Обязательный компонент в обвязке радиатора. Так как рассчитать систему отопления с естественной циркуляцией получается не всегда точно – следует продумать систему для удаления воздуха. Именно для этого и предназначен кран Маевского.

Еще одним преимуществом однотрубной системы теплоснабжения с естественной циркуляцией является небольшая занимаемая площадь. Монтаж магистрали можно сделать как открытым, так и закрытым способом. Важно лишь обеспечить подключение к ней радиаторов.

Для водяной системы отопления с естественной циркуляцией с одним трубопроводом котел и радиаторы можно располагать на одном уровне, что запрещено для других схем.

Двухтрубная система

Стабильную работу отопления в средних и больших домах можно обеспечить только при разделении горячего и холодного потоков воды. В этом случае оптимальным вариантом будет двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией.

Для нормальной работы системы следует предусмотреть монтаж котла ниже уровня радиаторов. Это необходимо для создания напора остывшей воды, которая и создает естественную циркуляцию в закрытой системе отопления. Для лучшего напора сразу после котла необходимо делать разгонный стояк. На его самой высокой точке устанавливается расширительный бак. От него под наклоном монтируется разливная труба, к которой подключаются радиаторы.

Правильно просчитанная и установленная двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией будет работать даже при минимальной разнице температур между остывшим и нагретым теплоносителем. Для реализации подобного проекта нужно учитывать следующие нюансы:

• Расположение котла водяного отопления с естественной циркуляцией своими руками. Чаще всего он находится в цокольном или подвальном помещении. В нем необходимо обеспечить нормальный температурный режим, вентиляцию и естественное освещение;
• Контрольный патрубок на расширительном баке. Даже если правильно рассчитать систему отопления с естественной циркуляцией – все равно будет вероятность критического снижения объема воды. С помощью контрольного патрубка можно отслеживать этот показатель;
• Узлы подпитки и слива воды. Они находятся в самой низкой точке – на обратной трубе. Для того чтобы правильно сделать отопление с естественной циркуляцией следует заранее предусмотреть способы автоматического (полуавтоматического) пополнения системы, а также оперативного слива воды.

Благодаря появлению новых материалов можно сделать двухтрубную систему отопления с естественной циркуляцией своими руками из стальных или полимерных труб. Все зависит от бюджета, наличия соответствующих инструментов и материалов.

В двухтрубной системе отопления с естественной циркуляцией установка байпасов не обязательна. Важно лишь предусмотреть монтаж запорной арматуры для возможного отключения прибора от общей магистрали.

Расчет мощности отопления с естественной циркуляцией

Для вычисления основных параметров теплоснабжения рекомендуется воспользоваться специализированными программами. С их помощью можно рассчитать систему отопления с естественной циркуляцией максимально точно. Но если такой возможности нет – применяют другие, упрощенные методы.

Программа по расчету отопления

Самый простой способ – вычислить требуемую мощность котла с помощью соотношения 1 кВт тепловой энергии на 10 м² площади. При этом полученный результат нужно умножить на коэффициент, который зависит от климатических условий региона.

Его значения для водяной системы теплоснабжения с естественной циркуляцией даны в таблице. Эти коэффициенты являются рекомендуемыми и могут быть заменены на другие в зависимости от фактических характеристик дома. Но в любом случае этот метод позволит определить приближенные параметры отопительной системы. Поэтому его применение является обязательным этапом при проектировании теплоснабжения.

Однако при этом не учитывается степень теплоизоляция здания, количество и характеристики оконных и дверных конструкций. Поэтому лучше всего воспользоваться другой методикой расчета системы теплоснабжения с естественной циркуляцией. Этапы проведения вычислений:

1. На 1 м³ жилой здания потребуется 400 Вт тепла. Умножая мощность на объем здания получаем начальное значение тепловой энергии.
2. Для компенсации тепловых потерь через окна количество конструкций умножаем на 100 Вт. Такая же методика применяется для наружных дверей, но с компенсацией 200 Вт на каждую.
3. Если комната имеет внешнюю стену, то для нормальной работы естественной система теплоснабжения частного дома результат умножается на поправочный коэффициент 1,2.
4. Для частных домов тепловые потери через кровлю и пол учитываются с помощью коэффициента 1,5.

Следует отметить, что даже этот расчет будет приблизительным. Планируя монтаж теплоснабжения с естественной циркуляцией своими руками для большого дома рекомендуется обратиться к специалистам для точного вычисления основных характеристик системы.

Для минимизации тепловых потерь в здании необходима хорошая теплоизоляция наружных стен, потолка, кровли. Это снизит текущие затраты на водяное отопление с естественной циркуляцией, сделанное своими руками.

Правила составления схемы отопления с естественной циркуляцией

Зная основные принципы работы системы теплоснабжения с естественной циркуляцией и выбрав оптимальную схему, можно приступать к комплектации. Этот этап не менее важен чем предыдущие, так как от технических параметров компонентов будет зависеть дальнейшая работы отопления.

Трубы для отопления

Нужно учитывать все особенности этой системы. В схемах с принудительной циркуляцией компенсация гидравлических потерь происходит за счет работы циркуляционного насоса. Для систем с естественной циркуляцией в закрытом отоплении подобного механизма не существует. Поэтому для минимизации потерь следует обратить внимание на следующие моменты проектирования и подбора комплектующих:

• Трубы отопления. Их диаметр должен составлять от ДУ32 до ДУ40. Таким образом компенсируется трение воды о внутреннюю поверхность. Также рекомендуется выбрать полимерные изделия с гладкой стенкой. Их фактический наружный диаметр равен от 40 до 50 мм;
• Схема разводки магистралей. Нужно избежать поворотных узлов, которые увеличивают гидравлическое сопротивление в системе;
• Высота разгонного стояка. В схеме отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией он должен быть выше потолка второго этажа. Расширительный бак располагается на чердаке;
• Характеристики запорной арматуры. Ее наличие не должно сказываться на параметрах системы.

Для лучшего понимания принципов работы схемы отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией можно провести аналогию с известными сообщающимися сосудами. В данном случае котел будет находиться ниже уровня радиаторов, следовательно поток жидкости будет циркулировать в его сторону. Именно поэтому при разработке схемы и монтаже системы отопления с естественной циркуляцией его нужно располагать как можно ниже.

Для предотвращения изменения потока воды на обратную трубу устанавливают специальный клапан. Это явление может возникнуть при первом запуске системы, когда разница температур теплоносителя невелика.

Уклон отопления с естественной циркуляцией

Установка системы теплоснабжения с естественной циркуляцией практически ничем не отличается от стандартной технологической схемы. Для этого используют такие же материалы и инструменты. Разница заключается в обязательном уклоне системы отопления с естественной циркуляцией.

Уклон труб отопления

Для обеспечения работы системы подающий трубопровод от разгонного стояка должен иметь наклон в сторону радиаторов отопления. Степень изменения положения верхней и нижней точки подающей магистрали определятся соотношением 1:10. Т.е. на каждый метр трубы необходим уклон 10 мм.

Для обратной магистрали следует изменить положение направления уклона. На этом участке системы он должен идти от радиаторов в сторону котла. Таким образом создается дополнительное условие для гравитационного воздействия на теплоноситель.

Одним из преимуществ системы отопления с естественной циркуляцией является ее ремонтопригодность. Собственник дома может самостоятельно устранить течь или заменить неисправный радиатор. Но для этого необходимо заранее приобрести ремонтные наборы.

В видеоматериале показана схема отопления с естественной циркуляцией с подробным описанием ее работы и комплектации:

Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

• по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
• по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

• при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
• жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
• нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

• для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
• труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
• труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:

• тепло в доме распределяется равномерно;
• не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
• легче регулировать температуру в системе;
• для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
• отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

При расчете безнасосного контура принимается во внимание:

• минимально допустимый угол уклона;
• материал изготовления труб и их диаметр;
• принцип подачи теплоносителя;
• разновидность теплоносителя.

Рекомендуемый уклон труб

При расчетах следует опираться на строительные нормы для отопительных систем с самотечной циркуляцией (СНиП 41-01-2003 для гравитационных систем). На перемещение теплоносителя в трубопроводе негативное воздействие оказывает гидравлическое сопротивление в сложных местах – на поворотах, в углах и т.д.

Согласно СНиП, трубы монтируются под уклоном не менее 10 мм на 1 метр длины. Иначе системе грозит завоздушивание, плохой прогрев дальних радиаторов.

Выбор труб

От материала изготовления трубопровода зависит гидравлическая сопротивляемость контура, его устойчивость к коррозии и теплотехнические параметры, технология монтажа. В список востребованных материалов входят:

• Стальные трубы. Доступны по цене, устойчивы к механическим нагрузкам. Недостатки: монтируются со сваркой или большим количеством фитингов, склонность труб к коррозии и зарастанию.
• Металлопластиковые трубы. Внутренняя поверхность идеально гладкая, что препятствует нарастанию отложений, устойчивость к коррозии, небольшой вес, устойчивость к термическому расширению. Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок эксплуатации (около 15 лет), необходимость использовать сварные фитинги или регулярно подтягивать резьбовые соединительные элементы.
• Полипропиленовые трубы. Гладкие внутри, долговечны (срок службы от 25 лет), устойчивы к высоким температурам. Недостатки: высокая стоимость, монтаж при помощи специального инструмента.
• Медные трубы. Максимальная теплоотдача и долговечность (свыше 100 лет), стильный внешний вид. Недостатки: высокая стоимость, необходимость пайки при монтаже.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Двухтрубная система отопления с верхним розливом

Выбор теплоносителя

Теплоносителем может служить вода или антифриз. Для самотечной системы предпочтительнее использование воды, поскольку у антифриза выше плотность и меньше теплоотдача, для его нагрева требуется больше тепловой энергии – то есть, расход топлива выше. Если в системе устанавливается мембранная буферная емкость, ее объем должен быть больше, чем у бака для теплоносителя-воды, так как антифриз расширяется сильнее.

Использование «незамерзайки» имеет смысл в том случае, если дом в зимний период отапливается нерегулярно с большими перерывами. В этом случае воду пришлось бы постоянно сливать, чтобы трубы не разорвало при перемерзании.

Заключение

Устройство безнасосной системы отопления позволяет сделать свой отапливаемый дом энергонезависимым на случай перебоев с электропитанием. Такая система подключается к отопительному котлу без электрооборудования для регулировки мощности или к обычной твердотопливной печи с водяным теплообменником в топочной камере.

Система водяного отопления, в которой используется мембранный расширительный бак и теплоноситель никоим образом не контактирует с атмосферным воздухом, считается закрытой и работает под давлением. Эта схема — наиболее распространенная на данный момент, поскольку обладает множеством преимуществ. В данной статье мы разберем, что такое закрытая система отопления частного дома, ее плюсы и минусы, а также особенности обслуживания.

Что представляет собой закрытая система отопления?

Важная особенность такой системы – отсутствие контакта с наружным воздухом и наличие небольшого избыточного давления. Как правило, схема работает при искусственном побуждении циркуляции теплоносителя с помощью насоса. Это позволяет не беспокоиться о соблюдении больших уклонов магистралей, а также принимать меньшие диаметры труб и прокладывать их наиболее удобным способом.

Как правило, гравитационная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя делается с открытым расширительным баком, устанавливаемым в самой высокой точке. Закрытая же система традиционно снабжается циркуляционным насосом, что повышает эффективность ее работы и снижает материалоемкость.

Благодаря своим особенностям, системы закрытого типа обладают массой преимуществ:

• теплоноситель, находящийся под давлением, нагревается быстрее;
• вероятность завоздушивания сети трубопроводов и радиаторов очень низка;
• теплоноситель не насыщается кислородом и не испаряется в атмосферу, что очень важно при заполнении системы антифризом;
• установка расширительного бака в закрытой системе отопления производится на обратном трубопроводе возле котла, что очень удобно в плане обслуживания;
• нет нужды использовать трубопроводы больших диаметров и прокладывать их на виду, в этом отношении закрытая система с принудительной циркуляцией – оптимальный выбор для частного дома.

Существенный недостаток лишь один — зависимость от надежности электроснабжения, закрытая система отопления без насоса, питающегося от электросети, работать не будет. К счастью, циркуляционные агрегаты для индивидуальных систем имеют небольшую потребляемую мощность, а потому на время отключения электричества смогут функционировать от блока бесперебойного питания достаточно долгое время.

Некоторые специалисты утверждают, что решить проблему отключения электроэнергии поможет закрытая система с естественной циркуляцией. Напомним, что в этом случае движение теплоносителя происходит за счет разницы плотности и массы горячей и охлажденной воды. Первая, нагреваясь в котле, как более легкая вытесняется вверх идущим от радиаторов остывшим теплоносителем, имеющим большую массу.

Несмотря на то что давление в закрытой системе отопления (1.5—2 Бар) не препятствует гравитационному движению потоков горячей и холодной воды, эффективность ее работы весьма сомнительна. Дело в том, что разница конвективных сил и так невелика, а тут еще нужно преодолевать сопротивление мембраны бака, растягивающейся при расширении воды. Чтобы не связываться с этими скользкими моментами, на закрытую систему лучше всегда ставить насос. Если есть необходимость смонтировать самотечную схему, то надо ее делать открытой.

Схема закрытой системы отопления

В частном домостроительстве традиционно применяется 2 вида схем:

• однотрубная;
• двухтрубная.

Однотрубная, больше известная как «ленинградка», удовлетворительно работает в одно – и двухэтажных домах небольшой площади, когда на каждом этаже установлено не более 5 радиаторов. Реализация схемы требует точного расчета диаметров труб и количества секций батарей, так как теплоноситель значительно остывает после прохождения каждого последующего радиатора. В соблюдении этих требований нуждается и однотрубная схема системы отопления закрытого типа с верхней разводкой, что изображена ниже на рисунке:

Примечание. Независимо от выбранного типа схемы закрытая система должна содержать в своем составе группу безопасности, иногда она идет в комплекте с котлом. Группа состоит из манометра для контроля давления, воздухоотводчика и предохранительного клапана для аварийного сброса воды. Узел устанавливается на подающем трубопроводе, выходящем из котла, причем без всякой запорной арматуры.

Двухтрубная схема закрытой системы проще в расчете и монтаже, славится популярностью благодаря хорошим рабочим показателям. Ведь теплоноситель ко всем радиаторам доставляется с одинаковой температурой, а при реализации попутной схемы еще и проходит одинаковое расстояние. Пример двухтрубной системы показан на рисунке:

Некоторые дополнения имеет закрытая система отопления с твердотопливным котлом. Во избежание образования конденсата в топке теплогенератора схема дополняется смесительным узлом с трехходовым клапаном и байпасной линией. Клапан заставляет оборачиваться воду по байпасу до тех пор, пока она не нагреется до установленной температуры, и только потом запускает в котел теплоноситель из магистрали.

Как заполнить систему теплоносителем?

Когда штуцер подпитки присоединен к водопроводной сети посредством шарового крана, то осуществить заполнение системы отопления закрытого типа теплоносителем достаточно просто. Для этого дела есть смысл привлечь помощника, особенно если дом имеет несколько этажей. Один человек управляет краном подпитки, а второй занимается выпуском воздуха из батарей. Кран открывается примерно на треть, чтобы напор не был сильным.

Человек, находящийся в котельной, следит за показаниями манометра, подпитка закрытой системы отопления закрывается, когда давление достигнет 2 Бар. Теперь помощник посредством кранов Маевского стравливает воздух из радиаторов, после чего давление падает. Цель – выйти на расчетное давление, удалив из трубопроводов весь воздух путем его постепенного вытеснения водопроводной водой.

Сложнее закачать теплоноситель в закрытую систему, когда подпитка из водопровода отсутствует либо нужно залить незамерзающую жидкость. Для этого понадобится специальный ручной или электрический насос и емкость для теплоносителя, из которой он будет перекачиваться в систему. Предварительно надо открыть все воздушные краны на радиаторах, а потом заполнять трубы через сливной штуцер, подключив к нему насос с обратным клапаном.

По мере того как происходит закачка жидкости, надо закрывать краны Маевского, из которых потечет теплоноситель. Накачав систему до 1.5 Бар, надо выполнить удаление воздуха, после чего давление доводится до рабочего. В конце производится пробный запуск котла и корректировка давления, а при необходимости – стравливание воздуха.

Почему падает давление в закрытой системе отопления?

Причина, по которой падает давление, существует одна – отсутствие герметичности, то бишь, протечка. Вопрос в том, чтобы ее найти. Характерным признаком протечки служит лужица в определенном месте либо бурое пятно, когда вода успевает высохнуть. В процессе поиска следует осмотреть следующие узлы и элементы:

• соединения труб и фитинги: бывает, что в последних возникают трещины;
• автоматические воздухоотводчики: неисправный элемент с застрявшим поплавком будет пропускать воду;
• запорно — регулирующая арматура, предохранительный клапан;
• расширительный бак: трещина в мембране вызовет падение давления, появление воздуха в системе и частое отключение котла.

Для устранения протечки не обойтись без частичного или полного опорожнения трубопроводов. По окончании работ придется снова залить воду в систему, создать необходимое давление и проследить за манометром в течении нескольких дней.

Заключение

Закрытая отопительная система обладает массой достоинств, отсюда ее популярность. Если монтаж и пуск в эксплуатацию произведен правильно, то она долгое время не требует вмешательства в свою работу. Большинство возникающих неисправностей можно спокойно устранить своими руками, как и обслуживание системы. Желательно ежегодно проверять работоспособность таких элементов, как воздухоотводчики, клапаны и расширительный бак.