Как заполнить систему отопления закрытого типа — инструкция, инструмент

Обогрев индивидуального дома — одно из основных условий для долговременного проживания в нем жильцов, от его нормального функционирования и конструктивного устройства зависит уровень комфорта нахождения людей в помещениях, удобство обслуживания и финансовые расходы на топливо. Для предотвращения негативных последствий при аварийных ситуациях в морозы, связанных с отключением электроэнергии и замерзанием воды в системе, в роли теплоподающей среды выступают незамерзайки, при этом потребителю следует знать, как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом.

Незамерзайки относят к препаратам, имеющим ограниченный срок службы, при работе трубы, теплообменные приборы и арматура постепенно накапливают загрязнения. Поэтому в период эксплуатации приходится многократно сливать и наполнять контур незамерзающим составом после промывки или временного вывода из эксплуатации трубопроводов и ветвей теплых полов, котла, батарей.

Рис. 1 Узлы закрытой системы

Виды индивидуальных систем отопления

В частных жилых зданиях монтируют два типа систем для отопления, от их конструктивного исполнения зависит, как залить теплоноситель.

Открытая самотечная

В домах высотой не более двух этажей при установке для обогрева помещений только теплообменных радиаторов, обычно устраивают самотечную отопительную систему с баком большой емкости вверху. Круговая циркуляция теплоносителя по контуру происходит самотечным путем за счет выталкивания холодными водными массами нагретой в котле менее плотной горячей воды. Трубопровод прокладывают с некоторым уклоном в сторону котла с таким расчетом, чтобы жидкость из обратной линии поступала в нагреватель самотеком.

Отопительная магистраль имеет только одну открытую для внешнего доступа точку в виде расширительного бачка, через него обычно и производят залив антифриза в систему отопления дома. После испарения или утечек долить воду можно также через бак. Не исключен вариант и нижней заливки теплового носителя в гравитационную систему через вмонтированный в самую нижнюю точку трубопровода сливной патрубок с запорным шаровым краном. Однако при таком способе придется подавать жидкость с напором, для чего понадобится специальное водонапорное оборудование – электронасос или его аналог ручного типа, опрессовочный аппарат.

Рис. 2 Конструкции гравитационной и закрытой систем

Закрытая

В зданиях большой этажности при наличии протяженных обогревательных контуров теплых полов, самотечная система не справится с большими объемами прокачки теплового носителя и высокими гидравлическими сопротивлениями линии. В этих случаях для обеспечения движения потока жидкости по длинному трубопроводу в магистраль добавляют циркуляционный электронасос (для теплых полов ставят еще один дополнительный агрегат), контур закрывают и вместо открытого накопительного бачка монтируют герметичный гидроаккумулятор.

Залив воды в систему отопления закрытого типа производят через спускной патрубок внизу трубопровода, для создания требуемого водного напора в линии тепловой носитель подают электронасосом или опрессовщиком.

Рис. 3 Сравнительная таблица параметров воды и гликолей

Схема закрытой системы отопления с принудительной циркуляцией. В отдельной статье подробно рассказывается про закрытую систему отопления, ее элементы, дается схема для самостоятельного проектирования и монтажа!.

Сравнение воды и незамерзаек

Заполнение системы отопления водой — наиболее популярный способ по следующим причинам:

• Вода — общедоступный и бюджетный вид теплового носителя, она является природным источником, поэтому ее применение экологично и безопасно.
• Наивысшая теплоемкость воды в 4200 Дж/кг∙К приводит к тому, что она долго подогревается и отдает тепловую энергию. Данное свойство позволяет транспортировать ее на большие расстояния с низкими потерями тепловой энергии.
• В сравнении с иными теплоносящими жидкостями, вязкость воды в 1,006 м 2 /с∙10 -6 при 20 °С является самой низкой и падает с увеличением температуры нагрева. Указанный фактор приводит к снижению гидравлического сопротивления при ее перемещении по трубопроводу и соответственно к увеличению КПД отопления.
• Температурный коэффициент линейного расширения воды довольно низок, относительно температуры 0 °С при +80 °С она повышается в объеме всего лишь на 2,8%.
• Вода нейтральна по химсоставу и не оказывает разрушающего действия на широко применяемые в бытовых коммуникациях трубопроводы из термопластов — обычного, сшитого, термостойкого полиэтилена, полипропилена или их разновидностей с алюминиевой оболочкой – металлопластов.
• К недостаткам воды относят коррозионное влияние на металлы и присутствие в составе солей, которые при нагревании образует накипь, снижающую КПД оборудования и приводящую к засорам, выходу из строя теплопередающих элементов (ТЭНов). Чтобы избежать негативного воздействия накипи, вместо обычной контур заполняют дистиллированной водой.
• Главный недостаток воды, при котором вместо нее производят залив антифриза в систему отопления дома — ее высокая температура кристаллизации в 0 °С. При сильном охлаждении водной среды образуется лед с малой плотностью, вырастающий в объеме приблизительно на 10%. Это приводит к разрыву замерзших со льдом труб, теплообменных батарей, узлов котельного оборудования.

Рис. 4 Температуры кристаллизации водных растворов незамерзающих жидкостей

Чтобы избежать замерзания воды при аварийных ситуациях, в нее добавляют антифризы, имеющие следующие отличительные особенности:

• Незамерзайки обладают на 10% более низкой тепловой емкостью, поэтому их применение приводит к снижению КПД обогрева.
• Вязкость антифризов 5 — 7 раз больше водной, это означает, что для их проталкивания по трубам понадобится большая мощность электронасоса, а гидравлическое сопротивление возрастет.
• Незамерзайки обладают более высокой текучестью, чем вода, поэтому при их эксплуатации может понадобиться замена прокладок или уплотнений на стыках трубопроводов и подключенной арматуры другими более плотными материалами.
• Тепловое расширение гликолей в 1,5 раза выше воды, поэтому может понадобиться гидроаккумулятор с большей рабочей емкостью камеры.
• Заводские незамерзайки обычно рассчитаны на 5 лет (сезонов отопления), после чего их состав подвержен разложению с выпадением осадка. Если вовремя не произошла замена теплоносителя в системе отопления (время утилизации определяют по изменению цветовой окраски гликоля), в контуре вместе с трубами, котлом и батареями может появиться труднорастворимый осадок.
• Большинство гликолей функционируют до +115 °С, однако рабочую температуру не рекомендуется повышать более +70 °С. От перегревания их состав распадается с образованием труднорастворимого осадка.
• Существенное преимущество гликолей относительно воды — отсутствие расширения материала при кристаллизации, препарат превращается в подвижную шугу прежнего объема, которая при нагревании снова переходит в жидкое состояние.
• В состав многих антифризов входят присадки, понижающие вспенивание и их коррозионную активность — это существенно уменьшает количество ржавчины при нахождении их в магистралях с металлическими трубами и арматурой.
• После слива отработанных незамерзаек одна из проблем — их утилизация.
• Один из главных недостатков антифризов — отказ в обслуживании по гарантии многими фирмами-производителями котлов при заливке в их оборудование любого вида незамерзаек.

Рис. 5 Таблица зависимости температуры кристаллизации от концентрации этиленового гликоля

Антифризы для отопления и их особенности

В настоящее время наибольшей известностью у рядового потребителя пользуется несколько видов незамерзаек, обычно их реализуют в пластиковых канистрах емкостью 10, 20 или 50 литров. На упаковке указана предельная отрицательная температура раствора, он может быть использован в готовом виде или перед применением в него добавляют воду, руководствуясь специальными таблицами (зависимость температуры кристаллизации от объема антифриза в жидкости имеет нелинейный характер).

В состав любых незамерзаек входит активное вещество с различным процентным содержанием (обычно около 60 — 65%), дистиллированная или деионизированная вода (30 — 35%), присадки, ингибиторы коррозии (3 — 4%).

Рис. 6 Стоимость 10 л упаковки этиленгликолей

Этиленгликоль

В торговой сети реализуют этиленгликоль красного цвета в канистрах по 10 и 20 литров с точкой замерзания -30 или -65 °С. Препарат имеет сладкий вкус, является ядовитым при проникновении в человеческий организм, длительное вдыхание паров этиленового гликоля также может вызвать кратковременное расстройство здоровья.

Ядовитый этиленгликоль допускается эксплуатировать в закрытых контурах, где он при испарении не сможет оказать вредное влияние на человеческое здоровье. Эксплуатационный срок этиленового гликоля 5 лет, перед применением препарат разводят водой до концентрации, предполагающей получение нужной точки замерзания.

Пропиленгликоль

Незамерзайка из полипропилена зеленого цвета с дополняющим коммерческим наименованием ЭКО в отличии от своего этиленгликолевого аналога не только не ядовита, но и служит добавкой в пищевые продукты. Пропиленгликоль выпускают в одинаковой с этиленгликолем таре с температурой замерзания -20, -30 или -40 °С, его цена почти в 2 раза выше этиленгликолевого аналога.

По своим физическим параметрам (текучести, тепловому расширению, точке кристаллизации) пропиленгликоль близок к этиленгликолям за исключением вязкости, которая больше в 2 раза. Пропиленгликоль можно без опасений использовать как в открытых, так и закрытых отопительных контурах.

Рис. 7 Пропиленгликоли в упаковке по 10 кг и их цена

Глицерин

В продаже можно встретить незамерзайки на основе глицерина с температурой кристаллизации по цене, чуть выше или равной стоимости этиленгликоля, основные свойства препарата:

• Глицерин безвреден, его используют в закрытых и открытых системах.
• При превышении температурного предела в 115 °С глицерин разлагается с выделением ядовитого газа.
• Если содержание водной составляющей в растворе уменьшается, глицерин начинает пригорать и разлагаться.
• Обладает высокой вязкостью.
• Оказывает меньшее коррозионное воздействие на металлические детали, чем вода, благодаря введению в состав ингибиторов ржавчины.
• Подвержен вспениванию, которое убирается введением состав специальных присадок.
• Раствор глицерина имеет повышенную текучесть, требует применения плотных паронитовых или тефлоновых уплотнителей.
• Его температурная неустойчивость затрудняет настройку котла.
• Разлагается со временем с образованием труднорастворимого осадка и химически активных компонентов, отрицательно воздействующих на металлы.
• Препарат запрещен к использованию в странах Евросоюза.

С учетом вышеизложенных особенностей глицерина, его не рекомендуется использовать в контурах отопления — это не принесет существенной экономии финансовых средств, а устранение возникших с его применением проблем может вылиться в значительно более крупную сумму.

Рис. 8 Глицериновые незамерзайки

Расчет объема антифриза

При покупке дорогих незамерзаек чтобы не переплачивать деньги перед тем, как заполнять систему отопления, следует знать требуемый объем теплоносителя. Самый простой способ его точного определения — накачать в магистраль воду с напором в 1 — 1,5 бара, а затем ее слить и измерить полученное количество. К массе жидкости можно добавить 10% на завоздушивание, испарение теплового носителя.

Если экспериментальная заливка для определения требуемого объема теплового носителя по каким-либо причинам неосуществима, можно воспользоваться простой формулой сложения объемов основных узлов системы: радиаторных теплообменников, котла, емкости расширительного бачка и трубопровода:

V (системы) = V (котла) + V (бачка) + V (батарей) + V (труб)

Рабочий объем котла и расширительного бака узнают из паспортных данных на оборудование, представленных производителем. Аналогичным образом из инструкции по эксплуатации определяют емкость радиаторов, умножая показатели одной секции на их количество. При отсутствии, утере паспортов на котел, гидроаккумулятор или радиаторные теплообменники, необходимую информацию получают из интернет-источников.

Объем рабочего тела в трубопроводе определяют умножением площади его сечения на длину по общеизвестной формуле:

V (объем) = S (площадь) х L (длина), где

S (площадь) = 3,14 (число пи) х R 2 (радиус в квадрате).

Рис. 9 Пример расчетных данных для нахождения объема

Как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом

Перед заливкой незамерзайки в трубы проводят ряд подготовительных операций. К ним относят сливание отработанного теплового носителя, промывание труб и оборудования, приобретение антифриза и вспомогательных водоподающих агрегатов.

Выбор незамерзайки

Перед тем, как заполнить систему отопления в частном доме антифризом, приобретают нужный реагент с учетом его физических характеристик, показателей качества, стоимости и отзывов о производителе.

Так как все популярные незамерзайки на основе этилен- и пропиленгликоля выпускают из импортного сырья, стоимость их будет относительно высока. Чтобы не нести лишние расходы, в закрытый контур лучше заливать этиленовый гликоль, в открытом достойной альтернативы пропиленгликолю нет.

Следует отказаться от выбора более дешевых аналогов в виде автомобильных незамерзаек, к примеру общеизвестный Тосол производится по абсолютно иной морально устаревшей технологии советских времен, чем его современные гликолевые аналоги, поэтому абсолютно неприемлем в контуре отопления. Тосол имеет совершенно иные присадки, рассчитанные на работу в радиаторах автомобилей и бесполезные в отопительном контуре, его эксплуатационный срок существенно ниже гликолей и препарат придется менять с более высокой периодичностью.

Представленные в торговой сети незамерзающие жидкости отечественного производства изготавливают из импортируемых реагентов, поэтому их стоимость примерно равна, также все они имеют срок использования в 5 лет и типовые температуры кристаллизации состава в -30 или -65 °С, реже встречается товар с температурой замерзания -20 °С, -40 °С.

Собственникам, использующим незамерзайки, хорошо известны такие бренды, как Thermagent, Sintec, Sintoil производства компании Обнинскоргсиинтез, торговые марки Dixis, Теплый дом от фирмы Форвард групп, Hot Blood от ВинтХим. Все перечисленные продукты имеют приблизительно одинаковую стоимость и идентичные параметры.

Рис. 10 Температуры замерзания водного раствора пропиленгликоля разной концентрации

Оборудование для заливки

Решая, как правильно заполнить закрытую систему отопления водой или антифризом, учитывают, что раствор обязан подаваться в контур с напором в 1 — 1,5 бара, это равносильно водному столбу в 10 или 15 м. В самотечных гравитационных контурах напор получают, располагая накопительный бак на высоте чердака, если его расстояние до котла составляет 10 м, то получают нужный рабочий напор в 1 атмосферу.

Так как наполнение закрытого контура производят из нижней точки, жидкость придется закачивать ручным или электрическим насосным агрегатом. Многие специалисты по монтажу для закачивания применяют специальный прибор — опрессовщик, посредством которого проверяют оборудование и трубопроводную магистраль, подавая в них жидкость под избыточным давлением до того, как заполнить водой закрытую систему отопления. Для подачи воды многие собственники используют бюджетные вибрационные насосы средней стоимостью около 1200 руб., которые впоследствии можно использовать в бытовых целях для забора технической воды или полива, если закачивался ядовитый этиленгликоль.

Иногда для подачи антифриза применяют поверхностные центробежные насосы или насосные станции, используемые для подачи питьевой воды. Если закачка системы отопления проводилась ядовитой жидкостью, после применения оборудование тщательно промывают или используют откачанную через него воду некоторое время в технических целях.

Также, проводя заполнение системы отопления теплоносителем, понадобятся пластиковые емкости, в которые потребуется сливать с целью дальнейшего хранения или использования жидкости для промывки, антифриз.

Рис. 11 Вибрационный насос и опрессовщик для закачки теплового носителя

Подготовка антифриза

Перед тем, как закачать теплоноситель, определяют предельную температуру замерзания труб, связанную с климатическими условиями окружающей среды. В средней полосе данный показатель принимают равным -20 °С, в северных районах -30 °С, при теплом климате — -10 или -15 °С. Как отмечалось выше, стандартная точка кристаллизации реализуемого этиленгликоля и пропиленгликоля -30 или -65 °С, для работы в системе отопления дома чаще подходит жидкость с точкой замерзания около -20 °С. Получить указанные параметры можно добавлением в раствор определенного количества воды, нередко ее процентное содержание указано на упаковке препарата.

При отсутствии данных на канистре процентное содержание воды можно определить по специальным таблицам или графикам зависимости температуры антифриза от его объема в растворе.

К примеру, препарат с температурой замерзания — 30 °С имеет в составе 46% этиленгликоля. Чтобы получить точку кристаллизации — 20 °С, концентрация этиленгликоля должна быть равна 36%. Для этого в раствор объемом 10 л рекомендуется долить 20% или 2 л воды, более точное значение можно получить расчетами: 46 / 36 ∙ 100 % = 127%, то есть в 10 л раствор для получения 36% концентрации следует добавить 2,7 л воды.

Рис. 12 Инструкция на упаковке этиленгликоля

Как заполнять систему отопления незамерзайкой

После подготовки необходимого оборудования (вибрационного электронасоса) и пластиковых емкостей, можно приступать к наполнению системы незамерзающим теплоносителем. Перед заливкой рекомендуется произвести промывку всего контура вместе с радиаторными теплообменниками и котлом специальным химическим препаратом для удаления накипи, нагретым до высокой температуры. Фильтры также снимают, производят замену или очистку их картриджей от грязевых отложений. Аналогичные операции проводят и перед тем, как заполнить систему отопления двухконтурного котла.

Чтобы произвести залив антифриза в систему отопления дома, проводят следующую последовательность операций:

• Сливают любые жидкости из отопительного контура, открыв запорный шаровый кран на выходном патрубке в самой нижней точке трубопровода.
• Устанавливают на место снятые в результате промывки фильтры, проверяют надежность их крепежа.
• Переливают антифриз в емкость большого объема, погружают в нее вибрационный электронасос, выходной шланг от которого подключают с помощью резьбового соединения к патрубку сливного трубопровода.
• Включают вибрационный насос для закачки и производят подачу антифриза в трубопровод, отслеживая по показанию манометра давление в системе.
• Закачка антифриза в систему отопления производится до тех пор, пока стрелка прибора не остановится на отметке 1 — 1,5 бара.
• Затем отключает электронасос, перекрывают шаровый кран, включают котел и циркуляционный электронасос, нагревают теплоноситель до температуры около +60 °С и приступают к стравливанию воздуха.

Рис. 13 Варианты размещения патрубков для заливки и слива теплового носителя в отопительном трубопроводе

• Перед тем, как запустить отопление, обязательно проверяют всю магистраль и оборудование в местах соединений на наличие утечек с учетом того, что антифризы обладают намного более высокой текучестью в сравнении с водой и способны давать протечки в ранее сухих местах.
• Для проведения процедуры развоздушивания в радиаторных теплообменниках имеются специальное краны Маевского, на котлах устанавливают группу безопасности, в состав которой входит автоматический воздухоотводчик. Аналогичный прибор для стравливания воздуха имеется на коллекторах гребенок для подключения теплых полов, также его ставят в самой верхней точке трубопровода.
  Поэтому вручную придется стравливать воздух только из радиаторных теплообменников, краны Маевского откручивают вручную на неравномерно нагреваемых батареях с помощью специального ключа, после чего сливают часть антифриза вместе с воздухом.
  По завершении процедуры развоздушивания проверяют равномерность нагревания радиаторов специальным электронным термодатчиком или термометром, вновь возвращаются к котлу и продолжает процедуру по закачиванию антифриза.
• Слитую из радиаторов незамерзайку добавляют в общую емкость, включают вибрационный электронасос, открывают шаровый кран и добавляют антифриз в систему. С учетом того, что нагретая жидкость имеет чуть больший объем и соответственно давление, делают небольшой запас по напору приблизительно в 10%.

Рис. 14 Примеры как заполнить систему отопления закрытого типа антифризом в трубопровод отопления

Решение задач, как правильно заполнить систему отопления водой или антифризом, практически ничем не отличается, единственное, что следует учитывать при работе с незамерзающими жидкостями — их более высокую текучесть и ядовитость этиленгликоля. Чтобы залить антифриз в систему отопления дома, имеющую закрытый контур, необходим водяной насос, в качестве которого экономически выгодно использовать бюджетные вибрационные модели, им в дальнейшем можно найти применение в бытовом хозяйстве для транспортирования технической воды и полива.