Уважаемый читатель, в данной статье мы рассмотрим основные виды систем отопления частного дома с источником тепловой энергии в виде твердотопливного котла.
Котел является частью автономной системы отопления и, не зависимо от модели и производителя, должен работать в определенных условиях. Основным условием, без которого невозможно нормальное функционирование всей системы в целом, является объем теплоносителя. Ни один твердотопливный котел не покажет корректной работы при его недостатке, а это самая распространенная проблема.
Под объемом теплоносителя понимается весь объем в системе без учета котловой воды. Если воды в системе будет недостаточно, то котел попросту закипит. Котел, оснащенный регулятором тяги или вентилятором с контроллером, не будет показывать фазность в работе, собьются циклы активного горения и тления, что в свою очередь приведет к огромному перерасходу топлива и более частому обслуживанию.
Существует усредненное требование к объему теплоносителя, составляющее минимум 10 литров воды на 1кВт мощности котла и максимум 30 литров на 1 кВт. Таким образом, устанавливая твердотопливный котел мощностью 20 кВт, минимальный объем системы отопления должен составлять 200 литров без учета котловой воды.
Самым правильным способом достигнуть необходимого объема системы отопления является установка так называемой буферной емкости. Она представляет собой утепленный цилиндр (трубу) с эллиптическими заглушками и патрубками ввода/вывода, для подключения к системе.
Как выглядит буферная емкость для увеличения объема теплоносителя в системе отопления показано на Рисунке 1.
Устанавливается в непосредственной близости к котлу в помещении котельной. Буферная емкость позволяет нам не только увеличить объем системы отопления, но и использовать дальше в системе внешне эстетические материалы:
- полипропиленовые трубы
- алюминиевые радиаторы с термоголовками
- встраиваемые напольные конвекторы
- и т.д.
Поскольку вопрос с объемом в системе решен при помощи буферного накопителя, то отпадает необходимость в использовании массивных чугунных радиаторов, стальных регистров, труб большого диаметра, за счет которых тоже можно немного добавить в объеме теплоносителя.
Ниже, на Рисунке 2, приведем принципиальную схему обвязки твердотопливного котла с использованием буферной емкости.
Основные элементы обвязки котла
К основным элементам обвязки котла в системе отопления можно отнести:
- Группа безопасности;
- Мембранный расширительный бак;
- Циркуляционный насос;
- Трехходовой смесительный клапан;
- Запорная арматура.
Группа безопасности
Включает в себя предохранительный сбросной клапан, манометр и автоматический воздухоотводчик. Предохранительный сбросной клапан срабатывает при превышении давления в системе отопления 3 атмосфер.
Повышение давления происходит из-за перегрева теплоносителя, который расширяется настолько, что это расширение не может быть компенсировано мембранным расширительным баком.
Закипевший теплоноситель создает избыточное давление, предохранительный клапан открывается и происходит сброс теплоносителя до достижения нормального показателя давления, предотвращая котел от разрушения. Устанавливается в составе группы безопасности в непосредственной близости от котла не дальше 50 см на подаче.
Манометр позволяет нам визуально контролировать давление в системе отопления во всех режимах работы котла и при заполнении системы теплоносителем в том числе.
Автоматический воздухоотводчик так же является важным элементом группы безопасности и системы отопления в целом. Он позволяет без участия человека выводить воздух из системы, который затрудняет циркуляцию теплоносителя, создавая воздушны пробки.
Мембранный расширительный бак
Мембранный расширительный бак является неотъемлемой частью закрытой системы отопления. Как известно из школьного курса физики жидкость не сжимается, она лишь увеличивается в объеме при нагреве и уменьшается в объеме при остывании.
Так, в закрытой системе отопления для гашения колебаний объема теплоносителя устанавливается мембранный расширительный бак.
Формула расчета объема расширителя проста – не менее 1 литра бака на 10 литров системы. Если объем системы составляет 200 литров, то объем мембранного бака должен составлять минимум 20 литров или более.
Циркуляционный насос
Обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе отопления. Каждый насос в системе отопления (их может быть несколько), подбирается под объем теплоносителя и гидравлическое сопротивление системы.
В обвязке котла используются насосы минимальной производительности, поскольку задача циркуляционного насоса оборачивать теплоноситель по малому кругу, поддерживая температуру водяной рубашки котла равномерно горячей.
Насосы, устанавливаемые после буферной емкости имеют уже большую производительность, поскольку в их задачу входит прогнать теплоноситель по отопительным приборам таким как радиаторы отопления, теплый пол, конвекторы и т.д.
Нормально циркулирующей системой считается та, которая делает не менее трех оборотов в час. Устанавливаются циркуляционные насосы всегда на обратном трубопроводе, поскольку там меньше температура и более щадящий для них режим работы.
Трехходовой смесительный клапан
Многие люди пренебрегают этим элементом системы отопления, хотя он несет в себе исключительную пользу для котла и системы в целом.
Говоря простым языком, клапан не пускает теплоноситель дальше в систему отопления пока температура водяной рубашки котла не достигнет заданных значений клапана.
Оптимальным температурным значением считается 70-75 градусов. При равномерно горячей водяной рубашке у котла значительно повышается КПД, улучшается тяга, топливо не смолит и расход его уменьшается. Зольные отложения на стенках котла, в дымоходе сухие и легко чистятся.
Запорная арматура
В обвязке котла всегда используются шаровые краны и разборные резьбовые соединения. Пользователь всегда должен иметь возможность при необходимости отключить от системы отопления котел, насос, буферную емкость, группу безопасности, смесительный клапан. Любой элемент системы который может выйти из строя, потребовать ремонта, замены или текущего обслуживания оснащается запорной арматурой.
Cистемы отопления частного дома
Мы рассмотрели условия нормальной работы системы отопления, основные элементы котельной и далее расскажем какие бывают системы по монтажу, на каких объектах лучше применять ту или иную. Существуют следующие системы отопления частного дома:
- Открытая однотрубная система отопления «Ленинградка»
- Открытая система «Паук»
- Закрытая однотрубная система «Ленинградка»
- Закрытая лучевая система отопления
- Закрытая двухтрубная система отопления с попутным направлением
- Закрыта двухтрубная система с обратным направлением
Рассмотрим каждую систему отопления более детально.
Открытая однотрубная система отопления «Ленинградка»
Самая простая система отопления. Имеет естественную циркуляцию, не энергозависима. Циркуляционный насос ускоряет движение теплоносителя по системе, но и без него система работает нормально. Смысл работы заключается в том, что разогретая в котле вода расширяется, уменьшается ее плотность, и она движется наверх по подающей магистрали к расширительному баку.
Расширителем является открытая емкость с водой, функцией которой является компенсация тепловых расширений теплоносителя, отвод скопившегося во время работы воздуха, долив теплоносителя в систему по мере его испарения. Расширительный бак в открытой системе всегда устанавливается в верхней точке системы и поднимается выше отопительных приборов.
Тем самым по гидростатическим законам поднятый наверх расширитель является еще своего рода водонапорной башней.
Далее, по наклонной трубе не менее 3 градусов, вода движется по системе к отопительным приборам. Это могут быть радиаторы или регистры.
Схема открытой однотрубной системы отопления «Ленинградка» приведена на Рисунке 3.
В такой системе обычно используют самые простые бюджетные котлы небольшой мощности, не устанавливают группы безопасности, циркуляционный насос идет опционально, буферные емкости и трехходовые смесительные клапаны тоже не требуются. Эти факторы делают открытую систему отопления «Ленинградка» очень дешевой по материалам и монтажу, но она имеет и множество минусов.
К минусу такой системы можно отнести внешний вид. Обязательное соблюдение уклонов, монтаж расширительного бака в верхней точке, использование труб большого диаметра, все эти факторы создают некоторые визуальные дефекты помещения. Следующим минусом является неравномерный нагрев приборов отопления.
Поскольку все они находятся на одной трубе, то каждый следующий радиатор холоднее предыдущего. В него поступает теплоноситель с которого снял тепло предыдущий отопительный прибор. Так же мы не можем в такую систему поставить много отопительных приборов. Поскольку каждый следующий прибор холоднее предыдущего, то использование больше 7-8 радиаторов в такой системе нежелательно. Последние будут просто холодные.
Так же в данной системе отопления в качестве теплоносителя рекомендуется использовать только воду. Ведь испарения, например, антифриза из открытого расширительного бака могут навредить здоровью. Таким образом можно сделать вывод что данная
Открытая однотрубная система отопления «Ленинградка» подходит для маленьких по площади объектов, с минимальным количеством радиаторов, без претензий на внешний вид и большой бюджет.
Открытая система «Паук».
Данная система так же относится к открытому одноконтурному типу систем с естественной циркуляцией. Неэнергозависима, не требует обязательной установки циркуляционного насоса. Название система получила по внешней схожести коммуникаций с пауком.
Как и в системе «Ленинградка» система «Паук» работает по тому же принципу. Открытый расширительный бак выносится в самую верхнюю точу системы отопления, как правило под кровлю, над перекрытием жилых помещений и от него уже идет вертикальная разводка к отопительным приборам.
Схема системы отопления «Паук» представлена на Рисунке 4.
Данная система в отличие от «Ленинградки» имеет более равномерный прогрев радиаторов, в ней может быть установлено большее количество отопительных приборов, эстетически данная система тоже выглядит более привлекательно. К минусам данной системы можно отнести стоимость материалов и работ и морально устаревшую технологию всей системы. Таким образом можно сделать ввод что
Система отопления «Паук» может быть применена на объектах с частыми перебоями в электроснабжении и отсутствии возможности монтажа закрытой системы по тем или иным причинам, ведь по стоимости это будет практически одинаково.
Закрытая однотрубная система «Ленинградка».
В данной системе отопления уже должны быть установлены все комплектующие современной системы такие как буферная емкость, мембранный расширительный расширительный бак, циркуляционные насосы, группа безопасности и трехходовой смесительный клапан.
В данной системе для движения теплоносителя уже используются циркуляционные насосы, система работает под давлением, является закрытой и энергозависимой.
В закрытой однотрубной «Ленинградке» подключение всех отопительных приборов так же происходит на одну трубу последовательно и каждый последующий прибор будет холоднее предыдущего. Однако, поскольку циркуляция происходит не естественным путем, монтажные организации могут применить некоторые хитрости, позволяющие радиаторам получать тепло более равномерно.
Для этого под каждым радиатором монтируется регулировочный вентиль или байпас –зауженный на 1 диаметр участок трубы, и на подачу радиатора так же устанавливается регулирующий вентиль.
Схема монтажа радиатора в закрытой «Ленинградке» показана на Рисунке 5.
Такая схема монтажа позволяет провести качественную регулировку расхода теплоносителя на отдельный прибор, добившись относительно ровной температуры в каждом радиаторе. Однако, подобную систему отопления так же не рекомендуется перегружать количеством отопительных приборов.
Максимальное количество радиаторов может достигать 11-15 штук. Плюсом данной системы является простота монтажа и более низкая стоимость по отношению к более сложным двухтрубным системам.
Схема монтажа закрытой «Ленинградки» представлена на Рисунке 6.
Таким образом закрытая система отопления «Ленинградка» неплохо подойдет для небольших домов и коттеджей, где при надлежащем качестве и работоспособности системы будет небольшой расход финансов.
Закрытая лучевая система отопления
Одна из самых современных и совершенных систем отопления для частных домов, коттеджей и даже квартир. В основном ее применяют в только построенных объектах, проектируют и монтируют на стадии ремонта. Такая система очень хорошо сочетается и с твердотопливным котлом.
Смысл лучевой системы в том, что после буферной емкости устанавливается коллекторная группа и каждый радиатор подключается своей собственной магистралью. Схема лучевой системы отопления представлена на Рисунке 7.
К неоспоримым плюсам такой системы можно отнести простоту монтажа. При большом желании такую систему можно смонтировать самостоятельно. Вторым приятным моментом является эстетика. Все магистрали прокладываются по полу и заливаются стяжкой.
Магистрали не имеют стыков, различных резьбовых, прессовых соединений, поэтому такой способ прокладки является сверхнадежным. В большинстве случаев для прокладки подающих и обратных линий используется сшитый полиэтилен Pex-a, или Pex-b.
Такая труба на которую не воздействуют в стяжке внешние факторы служит очень долго и не требует никакого обслуживания. Весь узел управления радиаторами спрятан в коллекторный шкаф приятного внешнего вида.
Чтобы максимально точно отбалансировать систему и добиться одинаковой температуры во всех радиаторах можно использовать коллекторы с расходомерами, показанными на Рисунке 8.
Таким образом можно сделать вывод:
Если у вас новый объект на стадии строительства или черновой отделки – однозначно рассмотреть возможность монтажа лучевой системы отопления.
Закрытая двухтрубная система отопления с попутным направлением.
Данная система отопления применяется на объектах с большой площадью с большим количеством отопительных приборов. Если количество секций во всех радиаторах одинаково, или другие отопительные приборы имеют одинаковый размер, гидравлическое сопротивление и теплоотдачу, то в данной системе нет необходимости установки балансировочных вентилей, система считается самосбалансированной.
Схема двухтрубной системы отопления с попутным направлением представлена на Рисунке 10.
Как видно из рисунка, обратный трубопровод движется в одном направлении с подающим и начинается после первого отопительного прибора. При этом начальный диаметр обратного трубопровода имеет минимальное сечение, необходимое для функционирования лишь одного прибора.
По мере увеличения числа радиаторов, с которых поступает теплоноситель в обратный трубопровод, диаметр «обратки» увеличивается. Такое же уменьшение диаметра происходит и на подающем трубопроводе, когда монтируются крайние приборы отопления, ведь одному, крайнему радиатору в системе не нужна подача большого объема теплоносителя.
К плюсам данной системы отопления можно отнести недорогую стоимость материалов. Если все отопительные приборы равны между собой, то отпадает необходимость установки балансировочных вентилей, превосходящих по стоимости запорную арматуру.
Так же к плюсам системы можно отнести простой процесс балансировки. Если по каким-то причинам некоторые отопительные приборы меньше или больше остальных по размерам и отличаются по параметрам расхода теплоносителя и теплоотдачи, то путем установки балансировочных вентилей система регулируется без особого труда.
Минусом данной системы отопления, как и любой двухтрубной, является большой метраж труб, который не всегда получается оформить эстетически красиво.
Таким образом двухтрубную систему отопления с попутным направлением рекомендуем использовать на объектах с большой площадью и одинаковыми отопительными приборами.
Закрыта двухтрубная система с обратным направлением.
Так же данную систему называют тупиковой. Она считается менее прогрессивной, ем описанная система выше, но имеет и ряд своих плюсов. В данной системе теплоноситель в подающем и обратном трубопроводе движется в разных направлениях. Крайний радиатор является тупиковым, разворотным.
Схема тупиковой двухтрубной системы представлена на Рисунке 11.
В отличие от попутной в данной системе нет никаких вариаций с диаметрами трубопроводов. Все трубы имеют, фасонные патрубки, краны и фитинги имеют одинаковый диаметр что упрощает процедур монтажа и составление сметы.
В данной системе применение балансировочных вентилей имеет смыл, поскольку не предъявляется претензий на самосбалансированность. Приборы отопления, соответственно, могут быть различными по размерам и мощности и более точно подбираться под нужды каждого помещения. Такая система отопления может быть смонтирована в коттеджах, объекта с большой площадью. Таким образом,
Двухтрубная система отопления с обратным направлением может быть применена на объектах с большой площадью, с разными отопительными приборами, с отсутствием претензии на более сложный и компетентный монтаж.
