Главное отличие закрытой системы отопления от открытой — ее независимость от внешних воздействий. Циркуляционный насос в схеме заставляет течь теплоноситель. Такая схема лишена минусов, характерных для открытого контура отопления.
В предлагаемой статье подробно освещается тема плюсов и минусов закрытых схем отопления: устройство, особенности монтажа и функционирования. Самостоятельным мастерам представлен пример гидравлического расчёта.
Информация основана на строительных нормах и дополнена схемами, фото и видеоуроками для лучшего понимания сложных моментов.
Особенности функционирования замкнутой системы.
В замкнутой системе для компенсации температурных расширений применяют мембранный расширительный бак с водой. При нагревании вода поступает в бак, а при охлаждении – обратно в систему, обеспечивая стабильное давление в контуре.
На этапе монтажа давление в замкнутой отопительной системе распространяется по всей установке. Теплоноситель циркулирует при помощи насоса, вследствие чего система нуждается в электроэнергии. циркуляционного насоса Теплый поток воды не циркулирует по трубам к приборам и обратно к источнику тепла.
Основные элементы закрытого контура:
- котел;
- клапан воздуховыпускной;
- клапан термостатический;
- радиаторы;
- трубы;
- расширительный бак, не контактирующий с атмосферой;
- клапан балансировочный;
- шаровой вентиль;
- насос, фильтр;
- предохранительный клапан;
- манометр;
- фитинги, крепеж.
При стабильном электроснабжении закрытая система функционирует эффективно. В некоторых случаях к конструкции добавляют «теплые полы», что увеличивает экономичность и теплоотдачу.
Расположение таким образом дает возможность не придерживаться определенного диаметра труб, сократить расходы на закупку материалов и установить трубы без уклона, что облегчает установку. Насос должен получать жидкость с низкой температурой; иначе его работа станет невозможной.
Этот вариант имеет один недостаток: в отличие от постоянного уклона, при строго горизонтальном расположении труб закрытая система не функционирует без электропитания.
Установка выполняется просто и подходит для помещений любой площади. Теплоизоляция труб не обязательна, поскольку нагрев происходит быстро. При наличии термостата можно регулировать температуру. В случае правильной сборки системы отсутствуют потери теплоносителя, и нет необходимости его доливать.
Одно из преимуществ закрытой системы отопления — разница температур на подаче и обратке увеличивает срок службы котла. Трубы в замкнутом контуре меньше ржавеют. Возможна заправка контура антифриз вместо водыЭто неудобно, когда отопление выключают зимой надолго.
Защита системы от воздуха
Идеально система отопления должна быть герметичной, однако на практике воздух всё же проникает внутрь. Это происходит во время заполнения труб и радиаторов водой, а также при негерметичности соединений.
Воздушные пробки снижают теплоотдачу системы. Чтобы противодействовать этому, в систему включают специальные клапаны и краны для выпуска воздуха.
Для уменьшения риска возникновения воздушных пробок нужно следовать рекомендациям при наполнение закрытой системы.
- Воду подавайте снизу вверх. Прокладывайте трубы таким образом, чтобы движение воды и воздуха происходило в одном направлении.
- Держите краны для отвода воздуха открытыми, а краны для спуска воды — закрытыми. При этом, постепенно поднимая теплоноситель, воздух выйдет через открытые воздухоотводчики.
- При начале истечения воды из крана закрыть воздухоотводчик. Дальше равномерно продолжить процесс до полной заправки контура теплоносителем.
- Запустить насос.
Если в отопительном контуре алюминиевые радиаторыЕсли система отопления не защищена от избытка воздуха, то на каждом воздухоотводчике нужен обязательный монтаж. При контакте с теплоносителем алюминий провоцирует химическую реакцию с выделением кислорода. В радиаторах частично биметаллических проблема та же, но воздуха образуется значительно меньше.
В полностью биметаллических радиаторах теплоноситель не соприкасается с алюминием, но специалисты рекомендуют наличие воздухоотвода и в этом случае. Панельные радиаторы из стали оснащают клапанами для спуска воздуха уже на стадии производства.
Для удаления воздуха с древних чугунных радиаторов используют шаровой кран, поскольку остальные инструменты не так действенны.
Перегибы труб и верхние участки системы отопления считаются критически важными. Именно туда устанавливают устройства для выхода воздуха. В замкнутых системах … краны Маевского Или автоматические поплавковые клапаны, обеспечивающие воздухоотвод без необходимости в человеческом участии.
В приборе установлен полипропиленовый поплавок, соединённый коромыслом с золотником. При заполнении поплавковой камеры воздухом поплавок опускается и, достигнув нижнего положения, открывает клапан для выхода воздуха.
В очищенный от газа объём подаётся вода, поплавок поднимается и перекрывает запорный механизм. Для предотвращения попадания мусора в отверстие запорного механизма его закрывают защитным колпачком.
Некоторые модификации функционируют иначе, но суть остаётся прежней: низкое положение поплавка запускает выпуск газа; поднятый поплавок перекрывает клапан, позволяя накапливаться воздуху. Цикл работает автоматически и не нуждается в вмешательстве человека.
Гидравлический расчет для закрытой системы
Для правильного выбора труб по диаметру и мощности насоса нужен гидравлический расчет системы.
Работа всей системы эффективна лишь при условии учета ключевых четырех аспектов.
- Расчет объема теплоносителя, необходимый для поддержания установленной тепловой нагрузки дома вне зависимости от погодных условий.
- Максимального снижение эксплуатационных затрат.
- Минимизация затрат, связанных с диаметром трубы.
- Стабильной и бесшумной работы системы.
Гидравлический расчет позволяет подобрать оптимальные диаметры труб, учесть экономически оправданные скорости течения теплоносителя, определить гидравлические потери давления на отдельных участках и сбалансировать ветви системы.
Правила вычисления расхода теплоносителя
Выполнение расчетов возможно при наличии теплотехнического расчета и после выбора радиаторов по мощности. Теплотехнический расчет должен включать обоснованные сведения об объемах тепловой энергии, нагрузках, теплопотерях. При отсутствии этих данных мощность радиатора принимают исходя из площади комнаты, но результаты вычислений будут менее точными.
Процесс начинается с построения схемы, желательно в аксонометрическом виде, с указанием всех имеющихся параметров. Расход теплоносителя вычисляют по формуле:
G =860q/∆t кг/ч,
Вычислив мощность радиатора в киловаттах (q) и разницу температур между обратной и подающей линиями (∆t), можно по таблицам Шевелевых определить сечение труб.
Для применения этих таблиц результат расчётов необходимо преобразовать в литры за секунду по формуле: GV = G / (3600ρ). Под GV понимают расход теплоносителя в л/сек, ρ — плотность воды, равная 0,983 кг/л при температуре 60 градусов Цельсия. В таблицах можно просто определить сечение трубы без проведения полного расчёта.
Расчет проще проследить по примеру схемы с котлом и десятью радиаторами. Схема делится на участки, в которых диаметр труб и объём теплоносителя остаются неизменными.
Первый участок – отрезок от котла до первого радиатора. Второй – участок между первым и вторым радиаторами. Третий и следующие выделяют таким же образом.
С начального до конечного прибора температура постепенно снижается. Если на первом участке энергия равна 10 кВт, то проходя через первый радиатор, теплоноситель отдаёт ему часть тепла, а общее количество ушедшего тепла уменьшается на 1 кВт и так далее.
Расход теплоносителя можно определить с помощью следующей формулы.
Q=(3.6хQуч)/(сх(tr-to))
Здесь Qуч — тепловая нагрузка участка, c — удельная теплоемкость воды, которая постоянно равна 4,2 кДж/кг х с., tr — температура горячего теплоносителя при поступлении, to — температура охлажденного теплоносителя при выходе.
Скорость потока горячей жидкости в трубах должна составлять от 0,2 до 0,7 м/с. Меньшая скорость может привести к образованию воздушных пробок в системе. На этот показатель влияют материал изделия и внутренняя шероховатость трубы.
В системах отопления, как с открытым, так и с закрытым контуром, применяют трубы из стали (черной и нержавеющей), меди, полипропилена, различных модификаций полиэтилена, полибутилена и прочих материалов.
При скорости теплоносителя от 0,2 до 0,7 м/с потери давления в полимерных трубопроводах составляют от 45 до 280 Па/м, а в стальных — от 48 до 480 Па/м.
Диаметр труб участка (dвн) рассчитывают по тепловому потоку и разности температур на входе и выходе (∆tco=20 градусов С для 2-трубной схемы отопления), или расходу теплоносителя. Для этого используют специальную таблицу.
Для выбора контура нужно изучить однотрубные и двухтрубные схемы по отдельности. В первом случае расчет выполняется для стояка с наибольшим количеством оборудования, во втором — для нагруженного контура. Длина участка берётся из плана в масштабе.
Точный гидроавический расчет может выполнить лишь специалист с необходимой квалификацией. Существуют специальные программы для проведения расчетов тепловых и гидравлических характеристик, которые могут быть полезны при . проектировании отопительной системы для своего дома.
Подбор циркуляционного насоса
Расчет направлен на определение необходимого напора насоса для подачи воды по трубопроводу. В этом используется следующая формула:
P = Rl + Z
В которой:
- P — это потери давления в трубопроводе в Па;
- R — удельное сопротивление трению в Па/м;
- l — протяженность трубы на расчетном участке в м;
- Z — потери давления на «узких» участках в Па.
Таблицы Шевелевых упрощают расчеты сопротивления трения, но значение для 1000i нужно пересчитать под конкретную длину трубы. Например, при внутреннем диаметре трубы 15 мм, длине участка 5 метров и значении 1000i равным 28,8, сопротивление Rl будет равно 0,144 Бар (28,8 х 5/1000). После определения Rl для каждого участка их суммируют.
Значение потерь давления Z для котлов и радиаторов указано в паспорте. Специалисты рекомендуют для остальных сопротивлений брать 20% от Rl, затем суммировать результаты по отдельным участкам и умножить на коэффициент 1,3. В результате получится требуемый напор насоса. Расчет одинаков как для однотрубных, так и для двухтрубных систем.
В случае, когда насос подбирают Для расчета мощности по существующему котлу используют формулу Q = N / (t2 — t1), где N — мощность отопительного оборудования в ваттах, t2 и t1 — температура теплоносителя при выходе из котла и на обратке соответственно.
Как рассчитать расширительный бак?
Расчет заключается в определении роста объема теплоносителя при нагреве с +20 градусов по Цельсию (средняя комнатная температура) до рабочей температуры (от 50 до 80 градусов). Вычисления сложны, однако профессионалы рекомендуют выбирать бак объемом, равным 1/10 от общего количества жидкости в системе.
В паспортных данных оборудования указана вместимость водяной рубашки котла и площади одной секции радиатора. Затем рассчитывают площадь сечений труб различного диаметра, умножая её на соответствующую длину.
Суммируются результаты, добавляются данные из паспортов, затем от итоговой суммы вычисляется 10%. При объёме всей системы в 200 л теплоносителя требуется расширительный бак объемом 20 л.
Критерии выбора бака
Изготавливают расширительные баки Изготовлено из стали. Внутри расположена мембрана, разделяющая емкость на два отсека. Первый заполнен газом, а второй — теплоносителем. При повышении температуры вода поступает из системы в бак, под ее напором газ сжимается. Теплоноситель не может занять весь объем из-за присутствия газа в баке.
Объем расширительных баков может быть различным. Выбирают этот параметр, чтобы при максимальном давлении в системе вода не превысила заданный уровень. Для защиты бака от перелива в конструкцию встроен предохранительный клапан. Оптимальное заполнение бака — 60 до 30%.
Выбор оптимальной схемы
При установке отопления в частном доме применяют схемы двух типов: однотрубную и двухтрубную. Двухтрубная система более эффективна. Отличие заключается в способе подключения радиаторов к трубопроводам. В двухтрубной системе необходим индивидуальный стояк, по которому охлажденный теплоноситель возвращается в котел.
Установка однотрубной системы проще и обходится дешевле. Закрытая схема такой системы включает в себя и подающие, и обратные трубопроводы.
Однотрубная система отопления
В зданиях с одной или двумя этажами и небольшим размером помещений эффективна схема однотрубного контура отопления закрытого типа: одна труба с радиаторами, соединенными последовательно.
В просторечии её называют «ленинградкой». Теплоноситель, передавая тепло радиатору, поступает в подающую трубу и далее движется через последующие батареи. Радиаторы, находящиеся в конце системы, получают меньшее количество тепла.
Экономичным монтажом отличается данная схема: требуется меньше материалов и времени по сравнению с двухтрубной системой. При выходе из строя одного радиатора остальные будут функционировать нормально при наличии байпаса.
Однотрубная схема имеет ограничения: ее нельзя запустить поэтапно, радиаторы нагреваются неравномерно, поэтому к последнему в системе добавляют секции. Для медленного охлаждения теплоносителя диаметр труб увеличивают. Рекомендуется подключать не более пяти радиаторов на каждом этаже.
Существуют два типа систем: горизонтальные и вертикальные. В одноэтажном строении горизонтальную систему отопления размещают как над полом, так и под ним. На одном уровне монтируют батареи, а горизонтальный трубопровод подачи с небольшим уклоном направлен в сторону движения теплоносителя.
Вода от котла поднимается вверх по центральному стояку, затем поступает в трубопровод и распределяется по разным стоякам. Из них жидкость течет к радиаторам. Охлаждаясь, она опускается вниз по тому же стояку, проходя через все приборы, попадает в обратный трубопровод и насосом возвращается обратно в котел.
При выборе закрытой системы отопления монтажные работы проводят в такой последовательности:
- Установка котла производится чаще всего на цокольном или первом этаже жилища.
- К inlet- и outlet-патрубкам котла подводят трубы, прокладывая их по всем помещениям. Выбор соединений зависит от материала главных трубопроводов.
- В самую верхнюю точку устанавливают расширительный бак. Группу безопасности монтируют одновременно, подсоединяя её к магистрали через тройник. Фиксируют вертикальный основной стояк и подключают его к бачку.
- Монтируют радиаторы с установкой кранов Маевского. Наиболее подходящий вариант – байпас и два запорных клапана: один на входе, второй на выходе.
- На участке, где в котел подаётся охлаждённый теплоноситель, устанавливают насос с предварительной установкой фильтра перед ним.
Rotor монтируют строго горизонтально.
Для предотвращения выпуска воды из системы при ремонте или замене оборудования некоторые специалисты монтируют насос с байпасом.
Монтаж всех элементов завершен — открывают вентиль, заполняют магистраль теплоносителем и удаляют воздух. Проверку полноты удаления воздуха осуществляют путем откручивания винта на крышке насоса. Выделившаяся жидкость свидетельствует о готовности оборудования к запуску после затяжки ранее открученного центрального винта.
С проверенными практикой схемами однотрубных отопительных систем Подробности о различных вариантах устройства изложены в другом материале на нашем сайте.
Двухтрубная система отопления
Подобно однотрубной системе, разводка может быть горизонтальной или вертикальной, но здесь есть как подающая, так и обратная магистраль. Все радиаторы нагреваются одинаково. Разница между типами заключается в том, что в одном случае имеется единый стояк, к которому подключены все нагревательные приборы.
В вертикальной схеме радиаторы подключаются к вертикальному стояку. Преимущество этой схемы заключается в том, что на каждом этаже многоэтажного дома стояк соединяется отдельно.
Двухтрубная схема отличается наличием двух труб, подключенных к каждой батарее: подающей и return-ной. Для подключения отопительных приборов существуют две схемы: коллекторная, когда от коллекторов к батарее подходят две трубы.
Установка схемы затруднена, требует много материалов, но в каждой комнате можно самостоятельно настраивать температуру.
Вторая, параллельная схема проста. Стояки размещены по периметру здания, к ним подсоединяют радиаторы. По всей площади этажа протягивается труба, а стояки соединяются с ней.
Составляющими такой системы являются:
- котел;
- клапан предохранительный;
- манометр;
- воздушник автоматический;
- клапан термостатический;
- батареи;
- насос;
- фильтр;
- балансировочный прибор;
- бак;
- вентиль.
Перед монтажом необходимо определиться с видом топлива. Затем устанавливают котел в отдельной котельной или подвале, где должна быть обеспечена хорошая вентиляция. По проекту могут устанавливать коллектор и насос. Рядом с котлом монтируют регулировочное и измерительное оборудование.
К каждому будущему радиатору прокладывают магистраль, после чего устанавливают батареи. Отопительные приборы крепят на кронштейны, оставляя 10-12 сантиметров до пола и 2-5 см от стен. Отверстия приборов на входе и выходе снабжают запорными и регулирующими устройствами.
После сборки всей системы ее опрессуют. Эту работу должны выполнять специалисты, так как только они смогут выдать соответствующий документ.
Описание работы двухтрубной отопительной системы. описаны здесьСтатья содержит различные схемы и их разбор.
Выводы и полезное видео по теме
Видео демонстрирует расчет гидравлики двухтрубной системы отопления закрытого типа для дома из двух этажей с помощью программы VALTEC.PRG.
В тексте подробно описана конструкция однотрубной отопительной системы.
Монтаж закрытой системы отопления своими силами возможен, однако консультации специалистов обязательны. Успех зависит от точного проекта и хороших материалов.
Имеются вопросы о конструкции замкнутого отопительного контура? На сайте есть доступная информация по интересующей теме? Напишите комментарии в поле ниже.