Замкнутые системы отопления: принцип работы, особенности

Отопительные системы представляют собой целый комплекс оборудования, объединённого в общий контур трубопроводами с жидким теплоносителем. Жидкость, циркулирующая по трубам, при нагревании увеличивается в объёме. А для компенсации этого процесса и предотвращения разрыва труб в системах предусматривается установка расширительных баков, открытых или закрытых, то есть сообщающихся с окружающей средой или нет.

По типу ёмкости, компенсирующей расширение теплоносителя, подбирается и вариант теплоснабжения. Самой популярной являются замкнутая система. Из-за минимальной вероятности попадания в неё кислорода трубы и оборудование в процессе эксплуатации не подвергаются коррозии. Поэтому в процессе строительства частного дома чаще всего предусматриваются закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией. Схема системы отопления

Принципы работы

Главными особенностями замкнутых систем являются полное отсутствие контакта жидкости в трубах с наружным воздухом и избыточное давление. Для создания такого напора схема отопления обычно включает циркуляционный насос, благодаря которому обеспечивается движение жидкости в трубах, диаметры которых могут быть меньшими, чем при выборе естественной циркуляции. Результатом использования насосного оборудования становится экономия материалов и повышение эффективности работы системы.

Особенности замкнутого теплоснабжения обеспечивают такие преимущества:

• более эффективный обогрев – по сравнению с открытыми системами в закрытых теплоноситель распространяется быстрее, а КПД растёт;
• минимальная вероятность попадания воздуха в трубы и радиаторы;
• отсутствие испарения теплоносителя в окружающую среду;
• повышенное удобство обслуживания оборудования за счёт монтажа расширительных баков на обратных линиях котлов.

» alt=»»>
Практически единственным минусом закрытой системы отопления является зависимость от электросети. И насосы, и большая часть котлов не будут работать при отсутствии электричества. Однако и из этой ситуации можно найти выход – благодаря невысокой мощности оборудования оно может некоторое время поработать от блоков бесперебойного питания. А иногда, в районах с нестабильным энергоснабжением, вопрос решается устройством замкнутой системы отопления с естественной циркуляцией. Хотя её работа менее эффективна по сравнению с напорными вариантами, а одной из главных проблем является преодоление безнапорным потоком мембраны закрытого расширительного бака. И самотёчная схема применяется только для открытых систем.

Выбор подходящей схемы

Для сооружения частных домов применяют два варианта отопления:

• однотрубное;
• двухтрубное.

» alt=»»>
Первая схема, называемая иногда «ленинградкой», подходит для небольших одно- и двухэтажных зданий, на каждом этаже которых установлено от 1 до 5 радиаторов. Создание такой системы требует точного расчёта и установки различного количества секций отопительных приборов для компенсации остывания теплоносителя. Одним из вариантов таких схем является однотрубная система с безнапорным движением теплоносителя и замыкающими участками, предполагающая подъём нагретой воды из котла по главному стояку к магистралям верхнего этажа и поступает в отопительные приборы. Охлаждённый теплоноситель из радиаторов смешивается с нагретым и постепенно спускается к нижним этажам.

Взаимосвязь элементов системы

Ещё одна схема, двухтрубная, является оптимальным вариантом для закрытой системы. Её намного проще рассчитывать и монтировать, так как температура теплоносителя перед каждым отопительным прибором практически одинакова. Принцип распределения жидкости по системе сравнительно простой – единственным исключением является вариант с твердотопливным котельным оборудованием. Для того чтобы внутри котла не образовался конденсат, схему дополняют смесительным узлом с байпасом и трёхходовым клапаном. Жидкость проходит по байпасной линии до тех пор, пока не нагреется до температуры, исключающей конденсацию паров, после чего попадает внутрь оборудования. Каждый элемент системы выполняет важную функцию

Основные элементы и правила их подбора

Все закрытые системы отопления состоят из следующих элементов:

• котла, который должен обязательно комплектоваться группой безопасности – иногда её устанавливают прямо внутри оборудования, в остальных случаях – на подающей магистрали;
• циркуляционного насоса, обеспечивающего достаточны напор для движения теплоносителя по трубам системы;
• расширительного бачка. Назначением этого устройства является компенсация расширения жидкости в трубах и поддерживание постоянного давления в системе;
• труб, радиаторов, конвекторов и отопительных контуров «системы тёплого пола».

Важно правильно подобрать элементы для конструкции

Выбор котла проводится только после соответствующего расчёта, результатом которого является требуемая для поддерживания оптимальных микроклиматических условий мощность прибора. Рассчитывать её можно и своими силами, но для учёта всех коэффициентов и нюансов стоит обратиться к специалистам. Насосы выбирают по получившемуся расходу жидкости и напору, а устанавливают чаще всего на обратных магистралях. Схема циркуляции теплоносителя

Ещё один важный элемент, параметры которого определяются расчётом, – расширительный бак. Его ёмкость зависит от объёма всего теплоносителя в системе и вида жидкости. Так, например, для воды требуется компенсировать расширение на 5–10%, для антифриза – не менее чем на 10–15%. Ориентировочно принимается объём расширительного бака равный 1/10 от общего количества жидкости в трубах. Так, например, для 250-литровой системы отопления потребуется 25-литровый (или 30-литровый, если подходящего не найдётся в продаже) бачок. В зависимости от масштабов системы нужно подбирать соответствующий расширительный бак

Трубы для закрытой системы отопления желательно выбирать металлопластиковые – диаметром в 1 дюйм (25 мм) и 3/4’’ (20 мм). Для батарей чаще всего выбирается сталь и чугун. А при выполнении монтажных работ своими руками стоит предпочесть алюминий. Радиаторы из этого материала проще транспортировать и устанавливать. Радиатор может быть не только производительным, но и стильным

Основные нюансы монтажа

Монтаж закрытой системы отопления не представляет собой слишком сложную задачу и состоит из таких этапов:

1. Первым устанавливается отопительный агрегат;
2. Потом, в соответствии с заранее разработанными чертежами, монтируются трубопроводы и радиаторы;
3. Следующей устанавливается запорная арматура.
4. Последним монтируется расширительный бак.

Система должна быть максимально эффективной

Для слива воды из отопительных приборов схема предусматривает установку на их выходе отсекающих кранов. Обязательным элементом в этом случае является байпас, обеспечивающий нагрев теплоносителя до нужной температуры. Кроме того, система требует ещё и установки группы безопасности, защищающей трубопроводы и оборудование, а также заделки стыков с помощью специального сантехнического льна или герметика.

Замкнутая система отопления — схема на примерах

Отопительная система – это целый комплекс устройств, которые объединены в единый контур при помощи трубопровода. Работа отопления в таком случае заключается в постоянном движении теплоносителя (как правило, жидкости). Нагреваясь, теплоноситель расширяется, и в закрытой отопительной системе для нейтрализации этого явления используется расширительный бак. Эти устройства делятся на два типа, и именно от них зависит, будет система закрытой или открытой. Замкнутая система отопления подразумевает наличие бака, который не контактирует с окружающей средой, а в открытой отопительной системе бак взаимодействует с воздухом.

Для циркуляции теплоносителя в закрытых отопительных системах используются насосы, которые обеспечивают постоянное движение жидкости на достаточном уровне. Использование насосов позволяет закрытой системе работать гораздо эффективнее, варьируя скорость движения теплоносителя (прочитайте: «Закрытая и открытая система отопления на примерах схем»).

Принудительная циркуляция хороша еще и тем, что в такую систему можно подключать дополнительные контуры с подключенными отопительными приборами. Конечно, такие системы становятся энергозависимыми, поскольку для функционирования насосов требуется электричество, но этот недостаток компенсируется высоким КПД всей конструкции.

Насосы в замкнутой отопительной системе монтируется на трубе обратки непосредственно перед котлом. В этом же месте можно разместить и расширительный бачок. Закрытая система отопления имеет ряд плюсов, которые становятся очевидными при сравнении с другими типами отопительных систем: установка системы осуществляется без особых затруднений, поскольку не нужно соблюдать постоянный уклон. Трубопроводу не потребуется утепление, да и сам трубопровод можно сделать потоньше, что скажется не только на его эстетических качествах, но и на стоимости конструкции.

В закрытой отопительной системе теплоноситель не может испаряться, поэтому следить за его уровнем придется гораздо реже. Кроме того, использование циркуляционных насосов обеспечивает ускоренный прогрев помещений, а если установить в контуре термостаты, то появляется возможность тонкой настройки температурного режима во всем доме.

Элементы системы отопления замкнутого типа

Схема замкнутой системы отопления содержит большое количество элементов:

• отопительный котел;
• мембранный расширительный бачок;
• циркуляционный насос;
• отопительные приборы;
• трубы для прокладки контура, установки стояков и подводок;
• фитинги;
• краны;
• фильтры;
• крепежные элементы.

Принцип работы замкнутой отопительной системы

В котле происходит нагрев теплоносителя, после чего он разносится по отопительным приборам через трубопровод. Когда теплоноситель заполняет все пространство контура, к работе присоединяется расширительный бак, вмещая в себя излишки жидкости. Мембранный расширительный бачок состоит из двух полостей: в одну из них поступает лишний теплоноситель, а вторая часть заполнена газом или воздухом. Читайте также: «Плинтусная система отопления — оригинально и практично».

При монтаже в закрытой отопительной системе создается давление, которое в дальнейшем задает давление всему контуру. Нагрев теплоносителя провоцирует увеличение давления в системе, и его излишки вместе с возникшим давлением поступают в бак, прогибая расположенную в нем мембрану. Дальнейший путь теплоносителя пролегает через циркуляционный насос, и работа системы продолжается в штатном режиме.

Особенности схемы замкнутой системы отопления

В закрытой отопительной системе с принудительной циркуляцией есть несколько особенностей:

1. Возможность установки расширительного бачка и циркуляционного насоса рядом с отопительным котлом, что позволяет снизить затраты на трубы и упрощает монтаж всей системы.
2. Полная герметичность бака приводит к тому, что теплоноситель не может испаряться из системы, а сам трубопровод надежно защищен от попадания воздуха.
3. Устанавливать расширительный бачок и насос нужно на трубе обратки. Эксплуатация насоса возможна лишь в том случае, когда через него проходит жидкость, имеющая низкую температуру.
4. По сравнению с открытой отопительной системой, замкнутая может располагаться в помещениях любой площади.

Плюсы и минусы замкнутой отопительной системы

Схема замкнутой системы отопления, в которой движение теплоносителя осуществляется принудительно, имеет свои преимущества и недостатки. Отрицательных моментов меньше, но они в некоторых случаях являются решающими. Бывает зависимая и независимая система отопления, выбирать из которых нужно систему, которая оптимально подойдет именно в вашем случае.

Достоинства замкнутой системы отопления:

• высокий КПД;
• невозможность испарения жидкости;
• использование труб уменьшенного диаметра;
• повышение срока службы котла за счет разности температур на подающем и обратном контурах;
• снижение коррозийного влияния на трубопровод;
• возможность применения антифриза.

Недостатки замкнутой системы отопления:

• зависимость от электричества, особенно в регионах, где перебои с электроэнергией – не редкость;
• необходимость установки более сложного, вместительного и дорогого расширительного бачка.

Переоборудование открытой системы в закрытую

Замкнутая система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя используется довольно редко, но исключительно из-за своих особенностей. О каких особенностях идет речь, и как осуществляется переход от одного типа системы к другой? При монтаже открытой отопительной системы мысль о переходе на замкнутую систему приходит нечасто, но сделать это довольно просто – достаточно установить мембранный расширительный бак, и конструкция сразу же станет закрытой.

Конечно, всегда есть возможность спроектировать подобную схему, но она будет обладать некоторыми минусами двух типов систем. Для обеспечения естественного движения теплоносителя трубопровод необходимо укладывать с соблюдением постоянного уклона, что нередко приводит к появлению воздушных пробок и существенно усложняет монтаж.

Установка системы отопления

Перед монтажом отопительной системы составляется проект, согласно которому и будут устанавливаться все элементы. Чтобы выбранная схема оправдывала себя, необходимо грамотно подобрать устройства, которые будут работать в контуре, и начать стоит с выбора отопительного котла. Выбирая котел, нужно отталкиваться от типа котла, зависящего от используемого топлива, и его мощности.

В последние годы получают распространение твердотопливные котлы, которые практически не требуют эксплуатационных затрат, но можно выбрать и другой вариант из числа представленных на рынке.

Как рассчитывается мощность системы? При проведении усредненных расчетов обычно берется соотношение 1 кВт мощности на 10 квадратных метров помещения. Выбрав подходящий котел, можно начинать расчет отопительных приборов. Лучшим вариантом являются радиаторы, характеристики которых индивидуальны, но отличий в них обычно немного, поэтому выбирать подходящие устройства можно, исходя из личных предпочтений. Кроме котла и отопительных приборов, потребуются и остальные элементы, да и установку системы тоже нужно включать в расчеты.

Приблизительная стоимость конструкции может колебаться в пределах от 4000 до 4500 тысяч долларов, но при желании можно найти варианты дешевле или дороже. Важно помнить, что слишком дешевая конструкция может не обеспечить дом необходимым количеством тепла, а чересчур дорогие варианты часто не оправдывают возложенных надежд.

Какие выводы можно сделать из всего вышесказанного? Замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией достаточно надежна и долговечна, и такая конструкция прослужит дому на протяжении многих лет. При необходимости можно использовать в закрытой схеме и естественную циркуляцию, но этот вариант создаст некоторые неудобства, без которых вполне можно было бы обойтись.