Система отопления закрытого типа

Отличительная черта закрытой системы отопления (ЗСО) – изолированность теплоносителя от окружающей среды. Замкнутые отопительные контуры стабильно держат давление, температуру, могут обогреть здание любой площади и этажности. Существует множество таких теплосистем, отличающихся мощностью и конструкцией. Разберемся, какой вариант будет наиболее подходящим для частного дома.

Принцип работы ЗСО, ее плюсы и минусы

При функционировании теплокоммуникаций закрытого типа жидкость нагревается в котле и под действием давления, создаваемого насосом, перемещается по отопительным контурам. После этого остывший теплоноситель поступает в котлоагрегат для повторного нагрева.

Преимущества отопления закрытого типа:

• Теплоноситель не контактирует с воздухом и не окисляется, поэтому систему можно заполнять как водой, так и незамерзающей жидкостью.
• Отсутствие сообщения с внешней средой снижает теплопотери – потребляется меньше топлива, а трубы и батареи быстро нагреваются.
• Жидкость испаряется незначительно – это важно для теплосистем, в которые заливают покупной антифриз.
• Отопление такого типа хорошо сочетается с системой «Умный дом».
• Высокое давление, создаваемое насосом, позволяет устанавливать дешевые трубы меньшего диаметра.
• Множество вариантов обвязки, среди которых легко подобрать подходящий.

Недостатки замкнутой отопительной схемы:

• Энергозависимость – для работы насоса требуется электричество, поэтому придется предусмотреть резервное электропитание.
• Необходимость приобретения расширительного бака, воздухоотводчика для удаления воздушных пробок и аварийного клапана для сброса давления.

Недостатков у такой конструкции меньше, чем преимуществ. Поэтому большинство современных домов оборудуют именно ЗСО.

Как выбрать закрытую отопительную систему для частного дома

Существует множество вариантов отопительных коммуникаций закрытого типа. При выборе нужно отталкиваться от площади здания, планировки, количества этажей, размера комнат.

Однотрубные и двухтрубные закрытые тепловые контуры

Самая простая замкнутая схема – однотрубная, где радиаторы последовательно присоединяются к одному подающему контуру, и горячая жидкость протекает последовательно сквозь них. Такая схема не очень удобна – при прохождении по отопительной ветке жидкость остывает, и последние теплоприборы нагреваются слабо. Поэтому конструкция подходит только для небольших домов.

Двухтрубная – состоит из двух контуров (подающего и обратного), каждый из которых подводится ко всем батареям. Горячая жидкость быстро заполняет радиаторы и обеспечивает более равномерный нагрев. Схема походит даже для домов большой площади.

Вертикальная и горизонтальная схема

Эти типы теплокоммуникаций отличаются направлением тока жидкости. В вертикальной разводке она движется вверх или вниз, а в горизонтальной – вдоль комнат.

Для одноэтажного частного дома подойдет только горизонтальная схема, для двух и более этажей можно подходят разные варианты:

• Стояковая схема – через комнаты, находящиеся друг над другом, проходит общая вертикальная труба – стояк; батареи крепятся к ней боковым способом. Подходит для зданий с комнатами небольшой площади, которые можно прогреть одним радиатором.
• Комбинированный вариант – между этажами идет стояк, к которому присоединяются горизонтально расположенные тепловые линии с несколькими батареями.

Второй тип коммуникаций наиболее востребован в современных зданиях высотой в два этажа и более. Такая разводка позволяет устанавливать в комнате несколько тепловых приборов и отапливать любые площади.

Попутная, встречная и лучевая разводка

Теплокоммуникации встречного (петлевого) типа состоят из нескольких веток. Нагретые вода или антифриз доходят до конца петли, разворачиваются и текут обратно. Поэтому горячая и остывшая жидкость движутся навстречу друг другу. Минус – вода по пути к последнему радиатору остывает, и батареи нагреваются неравномерно. Но зато петли можно проложить в комнатах любой планировки.

В попутной схеме, или петле Тихельмана, горячий и остывший теплоноситель движутся по кругу в одном направлении, поэтому радиаторы имеют равную температуру. Однако проложить кольцевую схему в старом доме со сложной планировкой тяжело. Ее, в основном, используют в новостройках и проектируют вместе со зданием.

Лучевая разводка состоит из отдельных тепловых линий – лучей, идущих к каждому радиатору. Сложная схема, трубы в которой присоединены к коллекторам, похожим на медные гребенки. Через один ряд таких «гребней» распределяется горячая вода, а через другой собирается остывшая. Преимущества – возможность спрятать коммуникации в шкафы и под пол, простота регулировки батарей, находящихся на отдельных «лучах». Недостаток – сложность расчетов, монтажа и большое количество расходных материалов. Коллекторная схема подходит только для новых зданий, в старых ее проложить затруднительно.

Основные элементы отопления закрытого типа

В такую теплосистему входят следующие элементы:

• котел, работающий на разных видах топлива;
• тепловые контуры;
• циркуляционный насос;
• батареи и другие отопители;
• гидравлический бак (демпфер) для сбора воды или антифриза;
• манометр для контроля давления;
• воздухоотводчики для удаления воздушных пробок;
• аварийный клапан сброса давления;
• запорно-регулировочная арматура.

Далее рассмотрим основные элементы ЗСО подробнее.

Как выбрать расширительный бак

Замкнутый тепловой контур оснащается мембранным расширительным баком. В эту емкость собирается излишек воды или антифриза, образующийся при нагреве. Внутри сосуда установлена полимерная или резиновая мембрана, отгораживающая воздушную полость. При нагревании объем теплоносителя увеличивается, он поступает внутрь бака, прижимает мембрану и занимает пространство, где был воздух. При снижении температуры жидкость уменьшается в объеме и уходит обратно в трубы.

Существует два типа расширительных баков:

• ремонтопригодные – со съемной мембраной;
• неразъемные – дешевые, которые нельзя починить при поломке.

При покупке обращайте внимание на цвет бака: для отопления подходят только резервуары красного цвета, голубые годятся лишь для водоснабжения.

Для расчета параметров расширительного бака нужно знать объем циркулирующей жидкости. Этот показатель складывается из количества теплоносителя в котле, трубах и радиаторах отопления.

Проведем примерный расчет отопительной системы, состоящей из котла, 250 метров труб и шести 8-секционных биметаллических радиаторов.

Для расчета объема жидкости в трубах нужно измерить их внутренний радиус. Допустим, диаметр трубопровода составляет 16,6 мм, значит, радиус равен 8,3 мм. Для правильности расчета переведем длину труб в миллиметры: 250 м = 250000 мм.

Объем жидкости в отопительных контурах подсчитаем по формуле:

V = π*r2*L, в которой:

• π – 3,14;
• d – внутренний диаметр;
• L – общая длина отопительных контуров.

Подставляем данные в формулу

3,14*8,32*250000 = 54078650 куб. мм, или округленно 54,1 л.

Чтобы подсчитать объем теплоносителя в батарее, нужно посмотреть в паспорте отопительного прибора емкость секции. Например, для заполнения 1 секции биметаллической модели от компании «Теплоприбор» БР1-500 понадобится 0,21 л жидкости.

Считаем общее количество воды в шести 8-секционных радиаторах:

6*8*0,21 = 10,8 л.

Объем жидкости в котле указан в его паспорте. Этот показатель, в зависимости от размеров и конструкции котлоагрегата, может быть от 3 от 30 литров. Допустим, у нас котел со внутренним объемом в 10 л.

Чтобы подсчитать суммарное количество жидкости в теплокоммуникациях, нужно сложить ее объем в трубах, батареях и котле.

Получаем:

Общий объем теплоносителя = 10 л (котел) + 54,1 л (трубы) + 10,8 л (радиаторы) = 74,9 л.

Объем, выдавливаемый при нагреве в расширительный бак, зависит от состава залитого теплоносителя.

Таблица изменения объема жидкости при нагревании.

Жидкость	Увеличение объема, %
Вода	4,0
Этиленгликоль 10%	4,4
Этиленгликоль 15–20%	4,8

Допустим, в наш отопительный контур залита вода. Тогда при нагреве ее объем увеличится на 4% и составит 74,9 * 4% = 2,996 мл (примерно 3 л). То есть нужен расширительный бак объемом не менее 3 литров.

Желателен запас в 10–15% на случай погрешности в расчетах или замены батарей более мощными. Поэтому лучше купить четырехлитровую модель. Установить бачок большего объема можно, меньшего – нельзя. Будут постоянные скачки давления, отключения котла, поломки запорной арматуры.

Расширительный бак в частный дом лучше покупать большего размера с расчетом под 20% этиленгликоль. Тогда можно будет при необходимости залить в трубы незамерзающий носитель без переоборудования теплосистемы.

При отсутствии данных о трубах и батареях объем теплоносителя считают по мощности котла. На 1кВт приходится 15 л жидкости. Например, в теплокоммуникации, оснащенные котлоагрегатом на 10 кВт, входит примерно 150 л. От этих данных считают объем бака. Такой расчет – очень приблизительный, и пользоваться им можно только в крайнем случае.

Какой котел выбрать для закрытой системы отопления

Котлоагрегат подбирают, исходя из свойств применяемого топлива, удобства эксплуатации и мощности.

В замкнутую отопительную схему можно установить такие типы котлов:

• Твердотопливные. Устанавливают в негазифицированных коттеджах и на дачах. Такие модели работают на угле, дровах, топливных брикетах. Минусы – необходимость складировать горючее и удалять продукты горения (пепел, сажу).
• Жидкотопливные. Работают на солярке и отработанном масле. Жидкое горючее легковоспламеняемое и пожароопасное, поэтому такой вариант используется только при отсутствии альтернатив.
• Электрические. Запитываются от электрокоммуникаций, легко монтируются, не требуют обустройства дымохода, но затратны из-за высокой стоимости электроэнергии. Подходят только для небольших загородных коттеджей и дач.
• Газовые. Удобные, бесшумные, топливо в них сгорает без дыма и запаха. После подключения к центральной газовой магистрали не нужно задумываться о приобретении топлива, достаточно оплачивать квитанции. Поэтому при возможности подведения газораспределительной линии целесообразно выбирать этот вариант.

Перед покупкой котла поинтересуйтесь возможностью газоснабжения участка. Такие сведения есть на портале единого оператора газификации.

Для нагрева жидкости в теплокоммуникацих замкнутого типа могут использоваться одно- и двухконтурные котлы:

• Одноконтурные греют только воду для отопления, могут работать практически на любом топливе, а некоторые модели переключаются с одного горючего на другое.
• Двухконтурные – греют одновременно воду для горячего водоснабжения и отопления. Бывают газовыми и электрическими. Компактные, удобные, но энергозависимые и чувствительные к перепадам напряжения.

При выборе котла нужно отталкиваться от мощности, которая должна быть не менее 1 кВт на 10 м². К этому показателю надо прибавить еще 15% для одноконтурного котла и 20% для двухконтурного.

Например, для дома площадью 150 м² понадобится одноконтурный котел мощностью:

15 кВт + 15% = 17,25 кВт.

Мощность для двухконтурного котла в доме такой же площади:

15 кВт + 20% = 18 кВт.

Расчеты округляют до целого числа, можно купить котлоагрегат немного мощнее.

Группа безопасности для закрытой теплосистемы

Эти автоматические устройства устанавливают на подающем трубопроводе. Их задача – контролировать параметры давления, удалять скопившийся воздух и обеспечивать стабильную работу отопления.

В состав группы безопасности входят:

• воздухоотводчик для отведения газов и воздуха из труб;
• аварийный клапан, через который сбрасывается часть жидкости при резком повышении давления в отопительном контуре;
• манометр для контроля давления в теплокоммуникациях.

При установке настенного котла группа безопасности не нужна, поскольку все эти устройства уже встроены в него.

Циркуляционный насос

Это устройство предназначено для перекачки теплоносителя по тепловым контурам. При подборе надо ориентироваться на обозначения, нанесенные на его корпус.

Обозначение	Расшифровка
UP. ЦН	Циркуляционный насос
S	Имеется переключатель мощности
D	Спаренная модель – для перекачки воды устанавливают два насоса с разной стороны труб
F	Фланцевый – крепится к трубопроводам на фланцы
N	Корпус изготовлен из нержавеющей стали
B	Бронзовый корпус
A	Снабжен штуцером водоотводчика
25	Диаметр подключения – один дюйм
30 и 32	Диаметр подключения 1 ¼ дюйма
180 мм	Стандартная длина
130 мм	Укороченная модель, как правило, используемая для теплого пола

В маркировке также указывается максимальный напор в метрах или дециметрах.

Например, UPS 25 30 180 – насос стандартной длины 180 мм с переключателем мощности, диаметром подключения 25 мм (1 дюйм) и напором 30 дм (3 м).

Как подобрать циркуляционный насос

При выборе отталкивайтесь от трех основных показателей – монтажной длины, диаметра подключения и напора.

Циркуляционная модель маркируется буквами UP. Для монтажа в тепловой контур выбирайте устройство с монтажной длиной 180 мм.

Присоединительные гайки – 1 или 1 ¼ дюйма, подбирают в зависимости от диаметра труб. Разница здесь только в размере входа и выхода – на производительность агрегата этот параметр не влияет.

Нужно ли приобретать насос с переключением мощности, решайте сами. Эти модели позволяют немного сэкономить на электричестве, но большая разница между стоимостью простого и трехскоростного устройства окупится не скоро.

Из всех материалов, используемых для изготовления насоса, предпочтительнее медь или нержавеющая сталь. Такие модели маркируются буквами N и B. Изделия без обозначений изготовлены из стали.

Не нужно ассоциировать указанный на корпусе напор с высотой здания – это просто показатель мощности. Хотя жидкость поднимается до самой высокой точки теплокоммуникаций, ей нужно лишь преодолеть гидравлическое сопротивление. Поэтому подбор происходит по другим критериям:

• Для дома меньше 120 м² с котлом внутри и количеством радиаторов не более 10 шт достаточно насоса с параметрами 25/4 или 32/4.
• Если отопительные коммуникации присоединены к котельной за пределами здания или отапливаемая площадь превышает 120 кв.м, потребуется насос большей мощности – 25/6 или 32/6.
• В больших домах площадью от 400 м², где установлено более десяти радиаторов, а также в зданиях, расположенных далеко от котельных, устанавливают самые мощные агрегаты в бытовой линейке – 25/8 и 32/8.

Как рассчитать батареи для системы теплоснабжения

Для расчета количества секций радиатора отталкиваются от количества тепла, необходимого для обогрева одного 1 м² помещения. Считается, что на квадратный метр должно приходиться 100 Вт.

Расчет проводится для каждой комнаты. Посчитаем, для примера, количество секций радиатора для отопления комнаты площадью 22 м².

Подставляем данные в формулу:

K=S*100/P, где

• Р – мощность;
• S – площадь помещения;
• K – количество секций.

Расчет будем вести для радиаторов «Теплоприбор» марки БР1–500 с тепловой мощностью секции 185 Вт.

K= 22х100/185 = 11,89 – потребуется 12 секций.

Защита закрытой системы отопления от воздуха

Внутри замкнутой теплосистемы могут образовываться воздушные пробки. Воздух не дает батареям равномерно прогреваться, провоцирует коррозию и поломки насоса. Для удаления воздушных пробок теплокоммуникации оснащают воздухоотводящими элементами:

• воздухоотводчиком, входящим в группу безопасности и монтируемым на отопительных трубах;
• кранами Маевского или автоматическими элементами для развоздушивания, устанавливаемыми на радиаторах.

Автоматика упрощает уход за теплосистемой – воздух будет уходить сам и отпадет необходимость его стравливать.

Советы по расчету и монтажу закрытой теплосистемы

Не стоит устанавливать слишком мощные котлы, насосы и радиаторы. Это увеличит затраты на отопление и приведет к шуму в трубах и батареях, вызванному слишком высокой скоростью движения воды.

Для теплосистемы, работающей на воде, удобнее установить автоматическую подпитку. Соедините подающую линию с контуром холодной воды и поставьте редукционный клапан. Внутри клапанного устройства находятся мембрана и пружина, которые при повышении давления поднимаются и открывают ток воде. При падении давления эти элементы возвращаются на место и ток воды прекращается.

Многих интересует, можно ли покупать китайские расширительные баки и насосы. Сейчас компании этой страны выпускают качественные элементы теплосистем, работающие не хуже изделий известных брендов. Нужно ориентироваться на цену – слишком дешевое оборудование не может быть качественным.