Открытая система отопления с циркуляционным насосом: схема, монтаж, котлы

Мини-котельные

Сейчас выпускаются модели котлов, снабженные расширительным бачком, насосом, клапаном и манометром. Это могут быть ТЭНовые, электрические, дизельные, газовые агрегаты с принудительной тягой. Эти агрегаты можно назвать мини-котельными. Так, предохранительные клапаны в схеме электрического отопления частного дома с насосом монтируют сразу на теплообменнике вместе с ТЭНом. Такая конструкция позволяет быстро сбрасывать лишний теплоноситель, если он закипит при остановке насоса.

Схема подключения котла к системе отопления в этом случае не сложная. Нужно смонтировать всего лишь два шаровых крана, которыми можно отсечь котёл в случае необходимости. Ремонт агрегата или любые профилактические работы не будут доставлять сложностей.

Расчёт диаметра труб контура

Для самотечных конструкций необходимо использовать трубы большего диаметра, чем для систем с принудительной циркуляцией.

Правильно рассчитать диаметр помогают следующие правила:

После подсчёта требуемой для обогрева помещения тепловой энергии, увеличивают полученный результат на 20%

По приведённым в СНиП формулам с помощью онлайн-калькулятора рассчитывают сечение труб.
Принимают во внимание материал будущего трубопровода: стальные трубы должны быть не менее 50 мм в диаметре. В качестве стояка к котлу рекомендуют присоединять именно такую трубу

После каждого разветвления контура уменьшают диаметр труб на 1 размер, для обратного тока, наоборот, увеличивают.

Грамотный расчёт диаметра используемых труб, а также их уклон позволяет создать систему отопления, функционирующую без каких-либо проблем.

Врезка насоса в отопительный контур

Циркуляционный насос рекомендуется устанавливать на обратной трубе, в этом случае через прибор будет проходить уже остывшая жидкость. Однако при использовании более современных моделей, которые выполнены из термостойких материалов, не исключена врезка на подающую магистраль. В любом случае устанавливаемое оборудование не должно нарушать циркуляцию теплоносителя.

Существует несколько вариантов изменения гравитационной схемы в принудительный вариант:

1. Установка расширительного бачка на более высоком уровне. Этот вариант можно назвать самым простым, однако для этого потребуется высокое чердачное помещение.
2. Расширительный бак переносят на дальний стояк. Если использовать этот способ для реконструкции старой системы, то потребуется много сил и времени. Если по этой схеме обустраивать новую систему, то она не оправдает себя.
3. Размещение стояка расширительного бака в непосредственной близости к колену, на котором расположен насос. В этом случае трубу с резервуаром вырезают с подающей магистрали и врезают ее на обратной трубе за насосом.
4. Врезка насоса в подающую магистраль. Этот способ считается самым оптимальным вариантом реконструкции отопительного контура. Однако следует помнить, что не каждый прибор может выдержать высокую температуру.

Чтобы система отопления с открытым расширительным баком и насосом работала эффективно, важно правильно выбрать схему, рассчитать параметры всех составляющих элементов, подобрать соответствующее оборудование и последовательно выполнять монтажные работы.

Варианты подключения

Система отопления открытого типа с насосом может быть реализована одним из предложенных способов. Каждый из них имеет свои слабые и сильные стороны, однако вам следует самостоятельно принять решение о том, какой из предложенных вариантов подойдёт именно вам. Например, для гаража будет уместна первая схема, в то время как для строения в несколько этажей нужна будет другая реализация.

Схема системы отопления с насосом достаточно проста и может быть реализована своими силами, без привлечения сторонних специалистов.

Гибридная

Такой вариант предполагает, что в случае отключения электричества схема продолжит работу по аварийному варианту, и пусть с небольшими потерями, но всё-таки продолжит подачу тепла там, где это необходимо.

Реализуется горизонтальным способом прокладки труб. Трубы должны быть большего диаметра, чем при остальных вариантах подключения. Теплоноситель, нагреваясь в котле, поднимается по трубам благодаря законам физики, и протекает по горизонтальной трубе, расположенной под потолком, с небольшим уклоном. От основной трубы идут отводы вниз, к радиаторам. Двигаясь по предложенной схеме, вода остывает и стекает вниз, уходя в нижнюю горизонтальную трассу, по которой возвращается к котлу для повторного нагрева.

Недостатками такого подключения является необходимость прокладки верхней трассы из труб большого диаметра, привлекающей к себе внимание, малая скорость циркуляции и неравномерность распределения тепла. Кроме того, подобный вариант необходимо основательно рассчитать, используя на разных участках трубы разных диаметров, чтобы компенсировать распределение тепла

А преимущество одно, но зато какое: система автономна и в сочетании с твёрдотопливным котлом – практически не требует ничего, кроме топлива.

Когда электричество есть – вода прогоняется по трубам помпой, скорость тока увеличивается, прогрев происходит быстрее и распространяется более равномерно.

Однотрубная

Вариант практически не отличается от описанного выше, за исключением того, что трубы можно брать меньшего диаметра, а стояк вести вдоль пола. Такой вариант подключения известен под названием Ленинградка, в честь города, где был разработан и впервые внедрён.

Ленинградка – это отличный способ прокладки тепла в доме, реализуется она следующим образом: Вода, разогретая в котле и прокаченная насосом, движется по горизонтальному стояку. От которого идут отводы вверх, к радиаторам отопления. Сам стояк может быть спрятан в полу. Установка игольчатых клапанов на местах входа и выхода из радиатора позволяет проводить дальнейшее обслуживание без отключения всей сети. Установка такого клапана на участке находящемся между отводами к радиатору топления, позволяет в дальнейшем провести тонкую настройку и выровнять нагрев на разных участках цепи.

Двухтрубная

Как следует из названия, предполагает использование двух стояков. По одному из них тепло подаётся к радиаторам, по второму отводится от них. Применяется в основном с целью возможности настраивать температуру каждого отдельного радиатора в каждом отдельном помещении. Радиаторы дополняются реостатами, и благодаря тому, что теплоноситель подаётся к каждому из них практически одномоментно и обладает одинаковой стартовой температурой, могут быть настроены с предельной точностью.

Кроме того, такое подключение позволяет дополнять систему, устанавливая тёплые полу, отводы в линию горячего водоснабжения и другие необходимые дополнения.

Открытая отопительная система и что это такое?

Отопление открытого типа не имеет повышенного давления, которое нагнетается искусственно. В сети устанавливается открытый расширительный бак. Он нужен для компенсации теплового расширения жидкости, монтируется в наивысшей точке контура. Компенсационная емкость одновременно служит воздухоотводчиком.

Принцип работы, плюсы и минусы

Система отопления открытого типа может работать только с жидким теплоносителем в виде воды. Принцип работы сети с естественным током теплоносителя основан на законах термодинамики. Ток жидкости по трубам происходит за счет отличающейся плотности нагретой и охлажденной воды, а также уклона трубопроводов. Излишек расширившейся жидкости подается в расширительную емкость открытого типа. Это способствует стабилизации давления.

Плюсы открытого отопления:

• Главное преимущество заключается в надежности и долговечности.
• Простая схема открытой системы отопления обеспечивает простоту монтажа.
• Работу отопительного контура не нужно настраивать. После заполнения сети водой достаточно включить котел, система начинает работать.
• В сетях с гравитационным током жидкости нет никаких шумов и вибраций.
• Открытую систему отопления с циркуляционным насосом называют универсальной, потому что при перебоях с электроснабжением можно переходить на работу с гравитационным током жидкости, если насос установить на байпасах.
• Эффективная система отопления позволяет постоянно поддерживать комфортную температуру в помещении.

Недостатков у открытых сетей тоже немало:

1. Открытые контуры не применяют в больших домах, поскольку в системе наблюдается статическое равновесие при удалении от котла более чем на 30 метров.
2. Главный недостаток в инертности сети. При значительном объеме теплоносителя система долго запускается в работу.
3. Сети собираются из труб разного диаметра, в том числе и большого сечения, поэтому понадобятся различные сгоны и переходники.
4. Для гравитационного тока жидкости трубопровод обратки укладывается под уклоном. Не всегда есть возможность это сделать.
5. Расширительная емкость монтируется в наивысшей точке сети (обычно на чердаке), поэтому помещение приходится дополнительно утеплять, чтобы теплоноситель не замерз.
6. Нужно периодически проверять уровень воды в баке, поскольку она испаряется. Проблема решается поплавковым клапаном или слоем масла на поверхности воды.
7. При работе открытой системы отопления с насосом наблюдаются шум и вибрации.
8. В открытом баке теплоноситель постоянно контактирует с воздухом, из-за чего насыщается кислородом. Это приводит к коррозии металлических элементов.

Типы разводки однотрубной системы

В однотрубной системе нет разделения на прямую и обратную трубу. Радиаторы подключены последовательно, и теплоноситель, проходя по ним, постепенно остывает и возвращается в котел. Эта особенность делает систему экономичной и простой, но требует настройки температурного режима и правильного расчёта мощности радиаторов.

Упрощенный вариант однотрубной системы подходит только для небольшого одноэтажного дома. В этом случае труба проходит через все радиаторы напрямую, без регулирующих температуру вентилей. В результате первые по ходу теплоносителя батареи оказываются значительно горячее, чем последние.

Для протяженных систем такая разводка не подходит, ведь остывание теплоносителя будет существенным. Для них используют однотрубную систему «ленинградка», при которой общая труба имеет регулируемые отводы на каждый радиатор. В результате теплоноситель в основной трубе более равномерно распределяется по всем помещениям. Разводка однотрубной системы в многоэтажных строениях делится на горизонтальную и вертикальную.

Горизонтальная разводка

При горизонтальной разводке прямая труба поднимается до верхнего этажа по главному стояку.

Они объединяются в стояк обратной магистрали и поступают обратно в котел или бойлер. Краны для регулировки температуры находятся на каждом этаже, а краны Маевского — на каждом радиаторе. Горизонтальная разводка может быть выполнена как проточной, так и по системе «ленинградка».

Вертикальная разводка

Там стояки объединяются в обратную магистраль

Выбор системы разводки для частного дома зависит в основном от его планировки. При большой площади каждого этажа и небольшой этажности дома лучше выбирать вертикальную разводку, так можно добиться более ровной температуры в каждом помещении. Если площадь невелика — лучше выбирать горизонтальную разводку, так как ее проще регулировать. Кроме того, при горизонтальном типе разводки не придется делать лишних отверстий в перекрытиях.

Видео: однотрубная система отопления

Элементы системы с принудительной циркуляцией

Принудительная циркуляция — процесс, требующий установки не только насоса, но и других обязательных элементов.

• К ним относятся:
• расширительный бак для компенсации объема теплоносителя при изменении температуры;
• группа безопасности, включающая манометр, термометр, предохранительный клапан;
• радиаторы, подключенные по одной из схем разводок;
• краны Маевского или сепаратор воздуха;
• обратный клапан;
• краны заполнения и слива системы;
• фильтр грубой очистки.

Кроме того, при использовании в качестве нагревателя твердотопливного котла, без функции автоматической загрузки топлива, рекомендуется включить в систему теплоаккумулятор — накопительный бак нужного объема. Это позволит выровнять температуру теплоносителя и избежать ее суточных колебаний.

Комплектация открытой сети

Для сборки контура открытого типа понадобятся следующие элементы:

• нагревательное оборудование;
• трубопроводы;
• расширительный бак атмосферного типа;
• отопительные приборы;
• насосное оборудование понадобится только для водяного отопления открытого типа с насосом;
• сливной вентиль;
• кран для заполнения сети теплоносителем.

Котел

Открытые контуры могут работать с котлами следующих видов:

1. Нагревательное оборудование на газе целесообразно использовать в регионах, где есть газовые магистрали. Газовые котлы самые экономичные, но они устанавливаются после получения разрешения в газовой службе.
2. Твердотопливные агрегаты работают на дровах, угле, пеллетах или брикетах. В продаже есть котлы длительного горения, которые отличаются экономичностью, эффективностью, не требуют частой загрузки топлива.
3. Электрические нагреватели используются не так часто, потому что энергоресурсы довольно дорогие.
4. Агрегаты комбинированного тип могут работать на двух разных видах топлива, что позволяет сделать работу оборудования энергонезависимой.

Циркуляционный насос

Если сравнивать естественную и принудительную циркуляцию, то последняя намного лучше, потому что повышает эффективность системы отопления. Несмотря на потребление электроэнергии насосом, наблюдается экономия энергоносителя, который использует котел.

Насосное оборудование подбирают по диаметру труб в месте врезки, напору жидкости и производительности

При выборе насоса обращайте внимание на его технические характеристики

Расширительный бак

Расширительную емкость можно изготовить самостоятельно или купить. Бак из нержавеющей стали укомплектовывается открывающейся крышкой для контроля уровня теплоносителя. В верхней части емкости устанавливается патрубок для стравливания лишней жидкости.

Расширительный бак можно устанавливать в следующих точках сети:

• на удаленном стояке;
• в самой высокой точке системы;
• на обратном трубопроводе;
• вместе с насосным оборудованием, которое установлено на трубах подачи.

Радиаторы отопления

Открытое отопление может работать со следующими видами отопительных приборов:

1. Чугунные батареи идеально подходят открытым системам, потому что обладают большой инертностью, что обеспечивает экономию энергоносителя.
2. Стальные радиаторы с антикоррозионным покрытием легкие и недорогие, но от их использования лучше отказаться. Прибор быстро остывает, что приведет к частой работе нагревателя, перерасходу энергоносителя.
3. При выборе алюминиевых приборов отдайте предпочтение агрегатам с антикоррозионным покрытием. Они ценятся за долговечность, хорошую теплоотдачу, малый вес и привлекательность.
4. Самые дорогие биметаллические приборы. Они объединяют в себе достоинства стальных и алюминиевых приборов, но совершенно лишены их недостатков. Но их лучше использовать в централизованных сетях с высоким давлением.

Трубы

Для естественного тока теплоносителя понадобятся трубы большого диаметра.

Можно применять трубопроводы из следующих материалов:

• стальные трубы почти не используются из-за сложности монтажа и большого веса;
• трубопроводы из меди самые качественные и долговечные, но они очень дорогие;
• металлопластиковые трубы сами по себе неплохие, но они соединяются на фитингах, которые часто дают протечки;
• лучше выбрать элементы из сшитого полиэтилена с защитой от окисления и армированием;
• есть еще один недорогой и практичный вариант – полипропиленовые трубопроводы с армированием с помощью стекловолокна.

Схемы разводки отопительной системы открытого типа

Схема открытой системы отопления с принудительной или естественной циркуляцией может быть однотрубной, двухтрубной и коллекторной:

Проще всего самостоятельно монтировать однотрубную разводку, которая идеально подходит для открытого отопления. Расход материала минимальный. Недостаток разводки в том, что дом прогревается неравномерно из-за последовательного подключения отопительных приборов. Однотрубную схему применяют в небольших одноэтажных домах.
Двухтрубная разводка более сложная, нуждается в предварительном расчете. Для устройства контура понадобится много материалов. Поскольку приборы подключаются параллельно, даже большой дом прогревается равномерно. При желании можно отключать отдельные контуры от общей сети

Важно только правильно выбрать диаметр трубопроводов.
Самая удобная и сложная – коллекторная разводка. В этом случае к каждому отопительному прибору идет отдельная труба подачи от общего коллектора

Однако расход материалов при устройстве контура значительный, поэтому в сетях открытого типа их практически не используют.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

Устройство водяного отопления, работающее самотеком, включает нагревательный элемент (котёл), трубы, прокладываемые разными способами, расширительный бак и радиаторы.

Принцип действия

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под влиянием термодинамических сил. Принцип действия системы основывается на разнице физических свойств горячей и холодной воды.

Пока работает котёл, в трубах всегда есть горячая вода, которая постепенно остывает, проходя по контуру и отдавая тепло в окружающую среду.

Плотность и масса воды при нагреве уменьшается, поэтому она легко вытесняется вверх остывшей жидкостью.

После достижения верхней точки контура, горячая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а затем по нижней части контура стекает к котлу, где снова нагревается.

Достоинства установки

Основными достоинствами отопительного контура гравитационного типа являются:

• простота установки и использования;
• высокая отдача тепла и стабильность микроклимата помещений;
• экономичность ресурсов при условии качественного утепления строения;
• отсутствие шума;
• полная независимость от электричества;
• редкие поломки и долгий срок службы при условии проведения периодических профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно самостоятельно. Правильный расчёт параметров, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонентов гарантирует срок работы конструкции до 35 лет.

Главный недостаток — конструкция может отопить частные дома площадью не более 100 м2, имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недостатков, ограничивающих применение самотечной конструкции:

• обязательное наличие чердака для установки расширительного бачка;
• медленный обогрев помещений;
• необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

С дополнительными агрегатами

В любой системе с одним котлом нужно установить прибор для перекачки. Но в более сложных разводках понадобятся и дополнительные. Это случается в следующих ситуациях:

• при использовании двух и более генераторов;
• при применении буферной ёмкости;
• если присутствует несколько контуров или бойлер;
• при установке гидроразделителя;

Фото 1. Гидроразделитель модели Heatmix с термоизоляционным кожухом, резьба подключения — 1 1/2», производитель — «Grundfos».

при суммарной длине труб более 80 метров;

при использовании тёплого пола.

Чтобы создать правильную систему из нескольких нагревателей на разном топливе, потребуется разместить резервные насосы. В подобной ситуации магистраль разделится на две части: отопительную и котельную. Буферная ёмкость делает то же самое, хотя контуров может стать больше. Подобные схемы реализуют в 3-этажных и больших домах.

Поскольку происходит разветвление, трубы разбивают на несколько независимых участков, к каждому из которых монтируют насос. Они равномерно распределяют теплоноситель по этажам. Вне зависимости от количества, каждый размещают на байпас. Желательно дополнить их шаровыми вентилями, чтобы уменьшить расход в летний сезон.

При использовании тёплых полов ставят два циркуляционных насоса. Комплекс устройств поможет подготовить рабочую жидкость, прогреть до нужной температуры и поддерживать её.

Чтобы мощности хватало, длина обвязки не должна превышать 50 метров. В противном случае система работает неравномерно.

Справка! При использовании некоторых устройств насосы не нужны. Это касается электрических и газовых генераторов настенного вида. В их конструкцию прибор для принудительной циркуляции устанавливают производители.

Использование трехходового клапана

Создавая схему обвязки твердотопливного котла своими руками, следует продумать необходимость установки трехходового клапана. Правильно спроектированная система отопления должна показать не самое большое различие между температурой воды в обратной и подающей трубе – обычно она колеблется в пределах 20-30 градусов. Но иногда этот параметр выходит за пределы нормы, из-за чего температура в «обратке» падает.

Казалось бы, что в этом нет ничего страшного, так как твердотопливный котел в любом случае доведет теплоноситель до заданной температуры. Но на практике это частенько приводит к образованию конденсата, вызывающего коррозию. Нейтрализовать это явление помогает трехходовой клапан. Он устанавливается между подающей и обратной трубой, подмешивая более горячий теплоноситель из подающей в «обратку».

В результате смешения температура в обратной трубе отопления повышается, из-за чего образование конденсата становится невозможным. Вместе с трехходовым клапаном поставляется температурный датчик, замеряющий температуру «обратки». Как только ее температура достигнет нормы, подмешивание горячего теплоносителя прекратится.

Обратите внимание, что в данной схеме обвязки твердотопливного котла циркуляционный насос должен располагаться между клапаном и отопительным агрегатом, а не где-то в другом месте.

Для чего нужна принудительная циркуляция?

Естественная циркуляция теплоносителя происходит по физическим законам: нагретая вода или антифриз поднимаются в верхнюю точку системы и, постепенно остывая, опускается вниз, возвращаясь в котел. Для успешной циркуляции необходимо строго выдерживать угол наклона прямой и обратной трубы. При небольшой протяженности системы в одноэтажном доме сделать это несложно, и перепад высоты будет невелик.

Для домов большой площади, а также многоэтажных домов. такая система чаще всего непригодна — в ней возможно образование воздушных пробок, нарушение циркуляции и, как следствие, перегрев теплоносителя в котле. Эта ситуация опасна и может стать причиной повреждения элементов системы.

Поэтому в обратную трубу, непосредственно перед вводом в теплообменник котла, устанавливают циркуляционный насос, который создает в системе нужное давление и скорость циркуляции воды. При этом нагретый теплоноситель своевременно отводится в отопительные приборы, котел работает в штатном режиме, а в микроклимат в доме остается стабильным.

Схема: элементы системы отопления

• система устойчиво работает в зданиях любой длины и этажности;
• можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при естественной циркуляции, что экономит затраты на их приобретение;
• допускается располагать трубы без уклона и прокладывать их скрыто в полу;
• к принудительной системе отопления можно подключить теплые водяные полы;
• стабильный температурный режим продлевает срок службы фитингов, труб и радиаторов;
• существует возможность регулировать нагрев для каждого помещения.

Недостатки системы с принудительной циркуляцией:

• требуется расчёт и установка насоса, подключение его к электросети, что делает систему энергозависимой;
• насос при работе издает шум.

Недостатки успешно решаются правильным размещением оборудования: насос ставят в отдельном помещении котельной рядом с отопительным котлом и устанавливают резервный источник электропитания — аккумуляторную батарею или генератор.