Закрытая система отопления: конструкционные особенности + подбор оборудования

Основные элементы закрытой системы

Замкнутая система отопления состоит из отопительного котла (бойлера), труб, расширительного бака, циркуляционного насоса, радиаторов отопления и системы безопасности. Рассмотрим все элементы более подробно.

Бойлер

Котел для системы отопления может быть проточным или нагревательным. Первый совмещают функцию нагрева теплоносителя и подачу горячей воды в систему водоснабжения, второй отвечает только за прогрев теплоносителя для магистрали отопления

Отопление с помощью водонагревателя ничуть не уступает по эффективности получению тепла от стандартного бойлера, важно только обеспечить постоянную подачу воды в бак для поддержания объема теплоносителя в системе

Различаются бойлеры по типу топлива – газовые, электрические, со сжиганием твердого/жидкого топлива. Все агрегаты в обязательном порядке оснащены системой сброса воздуха, аварийного перекрытия поступления энергии. В продаже встречаются комбинированные котлы отопления – эти агрегаты сочетают возможность отопления несколькими видами топлива, например, газовый котел с топкой для угля, дров. Такая система актуальна при наличии перебоев с подачей централизованного газа, электричества.

Выбирается котел по мощности, которая рассчитывается с учетом площади дома, разветвленности системы отопления и желательных температурных показателей теплоносителя.

Циркуляционный насос

Назначение прибора – обеспечение равномерной и постоянной циркуляции теплоносителя в системе. Насос следует выбирать по мощности, чтобы он справлялся с задачей доставки воды в контур, включая отдаленные и тупиковые участки магистрали. При выборе агрегата в расчет принимается не диаметр трубы, под которую он сделан, а показатели производительности, напора водяной струи.

Расширительный бак

Герметичный сосуд компенсирует расширение воды при нагревании. Бак состоит из 2-х камер, разделенных гибкой мембраной. В одной части бака воздух, в другой – вода. Когда вода расширяется, воздух сжимается, мембрана вдавливается в отделение со сжатым воздухом. Как только теплоноситель остывает, мембрана возвращается на место, тем самым вытесняя жидкость в трубы. Таким образом поддерживается постоянный уровень давления, необходимый для равномерного прогрева носителя и циркуляции жидкости по тепловой системе.

Радиаторы отопления

Батареи отвечают за передачу тепла от воды в помещение, поэтому важно подобрать размеры, мощность радиаторов и установить их с соблюдением всех требований технологии. Различается несколько типов радиаторов по материалу изготовления:

Различается несколько типов радиаторов по материалу изготовления:

• Чугун. Прочные и практичные приборы с высокой теплоотдачей, но медленным прогревом. Плюс в неограниченном сроке эксплуатации, минус в массивности приборов.
• Сталь. Облегченные конструкции с минимальной инертностью и высокой теплоотдачей. Минус – малая теплоемкость, из-за чего придется тратить больше энергии на поддержание комфортной температуры, к тому же сталь подвергается коррозии, что уменьшает срок эксплуатации всей системы. Плюсы в эстетичности приборов, их невысокой стоимости.
• Алюминий. Высокая теплоотдача, небольшой вес, малая инертность – плюсы, подверженность коррозии – минус.
• Биметаллические конструкции. Являются самыми востребованными, сочетают характеристики стали и алюминия – сверху алюминиевый кожух и стальной сердечник внутри. Облегченные по весу радиаторы хорошо и быстро прогревают помещение, обладают высокой теплоотдачей, но не противостоят коррозии.

Трубы закрытой системы отопления

Трубопровод магистрали – элементы, транспортирующие теплоноситель по всему контуру. Если выбирается схема закрытой системы отопления, трубы нужно подбирать с учетом всех особенностей конструкции.

Элементы различаются по материалу изготовления:

1. Сталь. Трубы могут быть обычными, оцинкованными или нержавеющими. Это тяжелые элементы, соединение которых требует сварки и нарезки резьбы – без специалиста при монтаже не обойтись.
2. Медь. Прочный материал, не подверженный коррозии. Цена труб высокая, сложность при монтаже большая, применяются нечасто.
3. Металлопластик. Трубы не отличаются сложностью в монтаже, но обилие металлических соединений, которые нужно периодически проверять на протечку и подтягивать, может доставить неудобства. К тому же металлопластик податлив на линейные расширения, что также не является плюсом применения.
4. Полипропилен. Много плюсов, минус один – для системы отопления подходят металлопластиковые армированные трубы, которые выдерживают линейное расширение, минимизируют риск протечки. Стоит материал дороже, но повышенная прочность нивелирует этот недостаток.

Основы грамотного гидравлического расчета

Перед началом работ по монтажу отопительных конструкций необходимо провести гидравлический расчет. Для каждого здания он будет индивидуальным, поскольку проводится по выполненной предварительно «черновой» схеме отопления, включающей все элементы системы.

В ходе расчетов самое загруженное трубопроводное кольцо принимается за рассчитываемый объект и разбивается на условные участки.  В результате владелец жилья получает:

• величину, характеризующую возможные потери давления в контуре;
• оптимальный диаметр трубопроводов;
• потребную для отопления площадь батарей и, соответственно, необходимое количество отопительных приборов.

Методик проведения гидравлических расчетов существует множество. Самыми распространенными можно считать:

• Вычисления по характеристикам сопротивления и по значениям проводимости. Позволяет получить объективные данные о температурных параметрах каждого элемента отопительной системы и точный расход воды.
• Расчет по удельным линейным потерям давления. В итоге получается четкая физическая картина процесса, демонстрирующая реальное распределение сопротивлений в контуре отопления.

Результат гидравлического расчета: точные параметры температурного режима и расхода теплоносителя на каждом участке системы, которые являются основой организации оптимального плана отопления дома.

Как переделать однотрубную в двух?

Двухтрубная система значительнее эффективнее по многим показателям. Использование пластиковых звеньев и фитингов делает процесс ее строительства простым и недорогим. Переделка не составит особого труда, но потребует пожертвовать проведенным ремонтом, так как придется ставить и постепенно наращивать обратный стояк и присоединять к нему батареи.

Если у вас есть опыт работы в этой области, поделитесь им. Вы окажете ценную услугу мастерам, которые еще не сделали выбор в пользу того или иного варианта обогрева своего жилья.

Это интересно: Как сложить русскую печь своими руками — устройство, схема, пошаговая инструкция с фото и видео и прочее

Правила расчета тепла

Для определения количества поставляемого тепла применяют три разные формулы, они представлены в Приложении Постановления №354. Они используются для следующих случаев:

• В здании отсутствуют приборы для учета (нет ни общего, ни индивидуального счетчика потребления тепла), при этом их нельзя установить из-за конструктивных особенностей системы отопления или иных объективных причин. Формула выглядит следующим образом: P_i = S_i x NT x Tt, где P_i — это плата, S_i – площадь жилья, NT – установленный норматив потребления тепловой энергии, а Tt – принятый тариф. К примеру, если жилье имеет площадь 45 кв. метров, в области принят норматив 0,018 гигакалорий на 1 кв. м., а тариф равен 1950 рублей за 1 гигакалорию, собственнику придется платить 1579,50 рублей, если оплачивается только период работающего отопления.
• В доме установлен общий счетчик (ОПУ), а приборы индивидуального учета отсутствуют или стоят не во всех помещениях. Формула выглядит следующим образом: , где Vд – это показания общедомового счетчика, S_i – площадь конкретной квартиры, S_об – общая площадь помещений в здании, а TТ – действующий тариф. К примеру, если общедомовой прибор насчитал за месяц 170 гигакалорий, площадь квартиры 45 кв.м., общая площадь помещений в многоквартирном доме 7100 кв.м., а областной тариф 1950 рублей за гигакалорию, то после расчета по формуле собственнику придется заплатить 2101,06 рублей. Учитываются расчеты тепла только за отопительный сезон.
• В доме установлены как ОПУ, так и ИПУ. Формула расчета следующая: . В ней V_in – показания индивидуальных или общих приборов учета, – затраты тепла на общедомовые нужды,   – площадь квартиры,  – общая площадь помещений,  – установленный тариф.

По последней формуле расчет будет проводиться следующим образом. К примеру, квартирный счетчик за месяц обогрева показал 1,2 Гкл, общедомовой счетчик – 65 Гкл, все ИПУ в доме суммарно показали 53 Гкл. 65 – 53 = 12 Гкл – расход на общедомовые нужды. Общая площадь помещений в доме – 6000 кв.м., площадь квартиры – 62 кв.м. В области установлен тариф 1600 руб. за 1 Гкл. После расчета по формуле получится, что всего за месяц отопительного сезона собственник квартиры заплатит 2118,40 руб.

Замеры поставленной тепловой энергии управляющая компания обязана производить ежемесячно с помощью установленных счетчиков. А вот определение размеров ежемесячной платы поставщик энергии производит один раз в год.

Монтаж и обслуживание

Монтаж у двух перечисленных типов систем отопления существенно отличается. В однотрубной системе отопления все выглядит весьма просто. Тяни трубу, соблюдай уклоны, по пути соединяй радиаторы и все будет весьма работоспособно. У двухтрубной системы тянуть надо уже две трубы: отдельно подачу и обратку.

В комплектацию системы обогрева с наличием одного магистрального стояка входят отопительные устройства, которые оснащены мощными характеристиками и свойствами, если говорить о прочности и долговечности. Все они должны быть изначально рассчитаны на высокие показатели давления и температуры. После всех этапов подсоединения однотрубной системы производят подключение всех необходимых элементов по определённо заданной схеме. Для развоздушивания радиаторов устанавливают краны Маевского. Затем производят опрессовку и пробный запуск.

У трубопровода двухтрубной системы отопления применяют полноценный набор действий для качественного и надёжного обслуживания в дальнейшем. После этого проводят балансировку и регулировку, настраивают все рабочие параметры. Для этого используют специальные фрагменты – патрубки, которые потом размещают в самой верхней и самой нижней возможной точке всего теплопровода. Это необходимо для сброса воздуха и для слива жидкости. Излишний воздух батарей должен выпускаться через специальные краны/клапаны. С помощью насоса в определённую ёмкость поступает доля воздуха для регулирования показателя нагрузки. Регуляторы особого назначения обеспечивают настройку системы подачи обогрева, уменьшив напор на выбранную батарею. Распределение давления формируется в зависимости от балансировки показателей между первой и последней батареями.

Расчет

Двухтрубная система отопления может иметь в своем составе различное количество радиаторов, которые будут отличаться удельным коэффициентом теплопотерь. Расчеты осуществляются по общедоступным методикам и могут быть выполнены с помощью специализированного компьютерного ПО.

Для отопления с принудительной циркуляцией также следует выбрать подкачивающий насос в зависимости от параметров системы. Исходными данными для расчета является схема проектируемой отопительной системы, а результатом – значение минимально допустимой площади проходного диаметра трубопровода, предельной величины теплопотерь, мощности циркуляционного насоса и некоторых других параметров.

Варианты схем отопительных систем

Главный критерий разделения всех отопительных приборов — вид топлива. Кроме этого есть универсальные котлы, работающие на нескольких типах топлива, что позволяет экономить на потреблении электричества. Предлагаем ознакомиться с существующими схемами подключения различного оборудования для обогрева.

1. Однотрубная. Является простым вариантом для прокладки магистрали для теплоносителя в частном и многоэтажном доме, а также на промышленном предприятии. Применяется в тех случаях, когда проложить трубопровод необходимо быстро и с минимальными финансовыми вложениями. Единственный нюанс, это ограничение протяженности трубопровода по дому до 30 м. Выделяют три типа однотрубной схемы подключения: горизонтальная, вертикальная и «Ленинградка». Отличаются между собой способом подвода и отвода теплоносителя к батареям.
2. Двухтрубная. Батареи подсоединяются подающей магистрали и обратной. Так распределение тепла по зданию происходит более равномерно. К каждому теплообменнику вода поступает примерно с одинаковой температурой. Подобная схема в основном используется в многоэтажных домах с большим количеством обогреваемых помещений. Есть варианты нижнего и верхнего подключения.
3. Лучевая. От двух общих для этажа коллекторов к каждому из радиаторов подходит две трубы. Сами коллекторы подключены к общему котельному оборудованию. При такой схеме можно подключать к отоплению не только батареи, но и «теплый пол». Прокладку лучевой системы необходимо выполнять еще на этапе строительства дома, т. к. внедрять ее в уже готовую постройку будет крайне тяжело.

Какая система отопления лучше

Какая лучше: однотрубная или двухтрубная система обогрева, каждый пользователь решает для себя сам. Выбор зависит от типа жилья и финансовых возможностей.

Кроме этого существует отопление с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае вода проходит по контуру под естественными силами, во втором благодаря работе циркуляционного насоса.

Основные требования к системам отопления административных зданий

Системы отопления в административных зданиях оборудуются и вводятся в эксплуатацию в соответствии с государственными нормами и правилами, предъявляемыми к сооружениям такого типа. Основные требования указаны в СП 60.13330.2016 (актуализированная редакция СНиП 41- 01-2003) с 2017 года. Документ определяет нормы, применимые для вновь строящихся, реконструируемых, ремонтируемых, восстанавливаемых и модернизируемых сооружений, включая административные здания.

При проектировании и устройстве отопления руководствуются общими правилами, прописанными в действующем СП 117.13330.2011 (актуализированном СНиП). Согласно ему в бизнес-центрах зданиях должны быть продуманы сети обогрева помещений, способные обеспечить надлежащие уровни температуры.

Кроме вышеуказанных стандартов, при прокладке отопительных систем должны соблюдаться:

• СП 7.13130.2013;
• СП 131.13330.2012;
• СП 73.13330.2016;
• ГОСТ 12.1.005-88;
• ГОСТ 30494-2011.

Региональных сводов правил, регулирующих процесс устройства систем отопления в административных зданиях не предусмотрено.

Документы устанавливают допустимые и рекомендуемые значения температуры воздуха, которые должны поддерживаться системой обогрева во время отопительного сезона. Кроме этого, в нормах указаны требования к безопасности, которые должны выполняться неукоснительно:

• температура поверхностей оборудования и труб, доступных для посетителей и
• работников, не должна превышать 70°С;
• горячий воздух из впускного отверстия должен быть до 70°С на расстоянии 10 см;
• вода в сети до 60°С;
• в здании должно иметься автоматический или ручной регулятор температуры воздуха;
• отопительные системы должны быть ремонтопригодными;
• все используемые при устройстве элементы должны иметь разрешение на применение в
• строительстве, в том числе гигиенический сертификат и результат пожарной оценки.

В обустраиваемых зданиях требуется предусмотреть тепловую изоляцию отопительного оснащения. Она проектируется с учетом 5 критериев:

1. защита людей от ожогов;
2. обеспечение минимальных потерь тепла;
3. исключение процесса образования конденсата;
4. обеспечение защиты от взрывов и пожаров;
5. исключение возможности замерзания теплоносителя.

Преимущества

Использование двухтрубного отопления обеспечивает более равномерное распределение температуры теплоносителя во всех обслуживаемых помещениях. Дополнительно к основному преимуществу такая схема дает возможность регулирования температуры в каждой комнате в отдельности, используя монтаж терморегулирующих головок с ручным и автоматическим управлением.

Также установка обогрева по двухтрубной схеме не ограничена по количеству помещений, в то время как однотрубная разводка требует компенсации тепловых потерь, возникающих при движении теплоносителя внутри контура.

Это также дает возможность устанавливать запорную арматуру меньшего типоразмера, стоимость которой ниже по сравнению с вентилями и кранами увеличенного сечения.

Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией

Итак, рассмотрим схему закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией. В котле посредством теплового носителя происходит процесс нагревания. Нагреваясь до необходимой температуры, теплоноситель увеличивается в объемах и начинает поступать в радиаторы, двигаясь по трубам. Проходя обратку, лишняя часть теплоносителя проникает в расширительный бачок, разделенный внутри на 2 отсека при помощи мембраны из резины. В первую камеру попадает теплоноситель, а во 2-ой тем временем находится азот. До начала запуска в азотсодержащей камере выставляется давление, схожее с давлением всей системы. Оказавшись в бачке, разогретая жидкость сравнивает давление. Насосом откачивается вода, которая вновь возвращается в котел.

Чтобы данная система отопления была безопасна, она оснащена защитой от излишнего давления, вентилями, клапаном, сбрасывающим давление, сливом, клапаном подпитки и манометром.

Закрытая система отопления: что это такое, принцип работы, плюсы и минусы

В таких схемах используются расширительные мембранные бачки. Герметичная ёмкость разделяется на две части упругой мембраной.

При увеличении температуры открывается клапан, и избыток жидкости перемещается в бак.

При понижении температуры теплоноситель попадает обратно в систему, благодаря чему в последней поддерживается стабильное давление.

Безнапорный бачок может полностью наполняться жидкостью, поэтому установка поддержания давления должна быть более компактной, чем у обычного бака. Она позволяет регулировать заданные параметры в контуре и автоматически подпитывать конструкцию.

Контур закрытого типа состоит из следующих элементов:

• из герметичного мембранного бака;
• из батарей (радиаторов);
• из отопительного котла;
• из циркуляционного насоса;
• из труб;
• из соединительных элементов (клапанов, кранов, фильтров).

Закрытая схема отопления имеет ряд преимуществ:

1. возможность использования любого теплоносителя;
2. долговечность конструкции за счёт полной герметичности;
3. отсутствие лишнего шума;
4. возможность самостоятельной установки системы;
5. высокая скорость перемещения жидкости, обеспечивающая максимальную теплоотдачу;
6. отсутствие потребности в теплоизоляции для магистрали;
7. сокращение финансовых расходов на обогрев дома.

К недостаткам относят зависимость от электрической энергии и необходимость приобретения мембранного бака большого размера, цена которого довольно высока. Проблема энергозависимости решается установкой блоков бесперебойного питания или небольших генераторов, обеспечивающих аварийное электроснабжение.

Схемы конструкции, использование в многоквартирных домах

В частных домах используется однотрубный или двухтрубный контур отопления.

Однотрубная схема применяется в помещениях с небольшой площадью, где для обогрева требуется не больше пяти радиаторов.

Фото 1. Схема закрытой системы отопления с однотрубным контуром. Каждый из радиаторов подключается последовательно.

Все батареи включаются в схему последовательно, поэтому последний по счёту отопительный прибор всегда будет холоднее первых. Очевидное достоинство такой схемы — меньший расход труб.

Если из строя выйдет одна батарея, остальные будут продолжать работать в обычном режиме при использовании байпаса. Однотрубная система бывает горизонтальной и вертикальной. Горизонтальная не позволяет регулировать величину теплоносителя, поэтому при её прокладке устанавливаются байпасы. Вертикальный однотрубный контур в большинстве случаев используется в многоэтажках.

Двухтрубная (двухконтурная) схема более равномерно прогревает помещения. Жидкость от теплогенератора до батарей циркулирует по двум контурам. Радиаторы в этом случае подключаются параллельно. Теплоноситель имеет одинаковую температуру во всех батареях. Этот способ требует гораздо больших затрат, но зато даёт возможность регулировать температуру в каждом помещении.

Расчёт

Для того чтобы правильно подобрать циркуляционный насос и диаметры труб, проводят гидравлический расчёт схемы отопления. Он позволяет выявить гидравлические потери давления на конкретных участках и максимально снизить эксплуатационные затраты.

Внимание! Циркуляционный насос целесообразно устанавливать в трубопроводе обратного хода. В таком случае увеличится срок эксплуатации прибора, так как через него будет проходить уже охлаждённый теплоноситель

Вычисления проводятся профильным специалистом с помощью теплотехнического расчёта и после подбора батарей. В результате вычислений будет получено значение давления, необходимое для прогонки воды циркуляционным насосом. После этого этапа рассчитывается величина для определения объёма и подбора мембранного бака.

Пример простого расчета

Для строения со стандартными параметрами (высотой потолков, размерами комнат и хорошими теплоизоляционными характеристиками) можно применить простое соотношение параметров с поправкой на коэффициент, зависящий от региона.

Предположим, что жилой дом находится в Архангельской области, а его площадь — 170 кв. м. Тепловая нагрузка будет равна 17 * 1,6 = 27,2 кВт/ч.

Подобное определение тепловых нагрузок не учитывает многих важных факторов. Например, конструктивных особенностей строения, температуры, число стен, соотношение площадей стен и оконных проёмов и пр. Поэтому подобные расчеты не подходят для серьёзных проектов системы отопления.

Способы повышения тепловой инерции системы

Чтобы батареи не остывали слишком быстро, следует повысить тепловую инерцию.

Если зимы в вашем регионе холодные и вы обеспокоены тем, что при использовании ГВС батареи будут остывать, мы дадим вам несколько советов, как этого избежать. Само собой, в первую очередь необходимо позаботиться о хорошей теплоизоляции стен и окон, кровли и пола, но речь не об этом.

Единственный способ приостановить остывание теплоносителя – это повышение его теплоемкости. Этого можно добиться увеличением объема теплоносителя за счет использования труб большего диаметра.

Трубы большего диаметра повышают инерционность.

Кроме того, можно использовать массивные чугунные батареи с напольной установкой. Такие отопительные приборы остывают очень долго, так как их масса может достигать 100 кг.

Массивные чугунные батареи остывают намного дольше.

Наконец, как уже было сказано, можно встроить в систему тепловой аккумулятор – бак на несколько сотен литров (до 2000), включенный между котлом и системой отопления. Однако это нивелирует все преимущества схемы: она станет дороже и будет занимать лишнее место.

Схема подключения теплоаккумулятора.