Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве
Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.
При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.
Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.
- с одной трубой;
- двумя;
- коллекторная.
Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.
Вариант схемы с одной трубой
На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.
Вентиль на батареи
Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.
Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.
Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.
- тупиковая;
- попутная;
- коллекторная.
Варианты тупиковой и попутной схем
Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.
Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.
Схема коллекторного горизонтального отопления
Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.
Вертикальная схема
Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.
Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.
Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.
Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией
- Более равномерный прогрев всего домовладения;
- Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
- Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
- Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.
Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.
https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM
У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.
Схема отопления двухэтажного дома — пример схемы отопления
Проектирование системы отопления в современных домах необходимо производить еще на этапе проектирования самого дома. Так вы сможете понять, какие материалы и в каких количествах вам нужны. К тому же, это поможет быстро найти недочеты и исправить их
Важно выбрать самый лучший вариант отопительной системы, оценивая свои материальные возможности, а также доступность ресурсов для содержания системы отопления (количество и качество топлива, климатические условия и тому подобное). Наиболее популярным сейчас является вариант водяного отопления, он подходит для многоэтажных зданий наилучшим образом
Также прочитайте про систему отопления – “Ленинградка”.
Схема отопления двухэтажного дома
Стандартная разводка отопительных элементов в 2-х этажном доме
Образец разводки отопительных элементов
Рассмотрим схему водяного отопления стандартного здания с двумя этажами. В ней предусмотрено ручное регулирование температуры в каждом отдельном помещении дома. Устанавливается система стандартным образом: с применением горизонтального размещения двух труб, при котором отопительные радиаторы подключены сбоку.
Для системы отопления лучше использовать металлопластиковые трубы, ввиду их прочности и долговечности. Но можно использовать и полипропиленовые трубы, что также будет вполне эффективным решением. Металлопластиковые трубы не требуют специальных навыков монтажа, к тому же внутри них почти не бывает засоров или налипания грязи. Полипропиленовые трубы можно собирать самому, они легки и надежны.
На этапе проектирования системы рассчитывается необходимое количество угловых, разводных и соединительных узлов системы, размечается количество и места установки кранов и заглушек. Проводится анализ необходимого количества радиаторов обогрева и количество секций в каждом из них, от этого в дальнейшем будет зависеть количество тепла, отданного радиатором. Для каждого обогревательного радиатора устанавливаются крепежные кронштейны, в количестве, определенном размерами радиатора.
На схеме присутствует обозначение, где в системе необходимо установить отопительный котел, расширительный бак, а также насос. Отопительный котел может работать на различных видах топлива, но самыми популярными являются газ, твердое топливо или электричество. В новых домах и коттеджах твердое топливо почти не используется в виду своей низкой экологичности.
Если отопительный котел небольшой, то можно установить его прямо в одном из помещений дома, кладовой комнате, например, или в мастерской хозяина. При этом котел вешается на стену, чтобы не тратить пространство. Не рекомендуется ставить котел в спальнях или помещениях типа библиотеки или кабинета. Это связано с тем, что котел при работе может выделять шум, хоть и негромкий. Большие котлы необходимо размещать в отдельном помещении или даже в отдельно стоящей постройке.
Пример размещения бака в доме
Размещение бака: снизу или сверху
Если в вашем доме есть подвальное и чердачное помещения, то вы можете сделать систему отопления с нижней разводкой труб или с нижней на свое усмотрение.
- Если разводка верхняя, то котел помещается на чердаке и оттуда горячая вода подается по стояку ко всем отопительным радиаторам.
- Если вы выбрали нижнюю разводку, то бак устанавливают в подвале и оттуда с помощью насоса нагретая вода расходится по трубам.
Какой вариант вы бы не выбрали, расширительный бак всегда устанавливается в самом высоком месте дома, то есть на чердаке. С котлом нагрева при нижней разводке его соединяет стояк.
Система отопления с одной или двумя трубами
Система отопления с одной трубой представляет собой кольцо. Вода из котла идет сперва на один этаж, потом возвращается обратно в бак через другой. В итоге на одном этаже температура выше, на другом ниже. Чтобы скомпенсировать это явление, на нижних этажах (где обычно вода уже не такая горячая) ставят радиаторы большего размера, чем на верхних. К тому же в системе с одной трубой нет возможности отключить один конкретный обогреватель. Необходимо отключать всю систему целиком.
Система отопления образец
Система с двумя трубами сложнее в установке, но зато у нее почти нет недостатков. В такой системе предусмотрены две трубы: горячая и холодная. Поступая в радиатор, горячая вода остывает и выливается в холодную трубу. При этом вы можете перекрыть один из радиаторов, это никак не скажется на работе остальных.
Гравитационная система с естественной циркуляцией
Перемещение теплоносителя по системе происходит самотеком.
Принцип работы
При подогреве теплоносителя происходит его расслоение: нижний слой с более высокой плотностью выталкивает более прогретую воду в систему. Разница плотностей обеспечивает естественную циркуляцию жидкости по трубопроводам.
Устройство
Расширительный бак устанавливается в верхней точке системы, который обеспечивает расширение воды в системе, производит сброс жидкости и подпитку в системе.
Котел необходимо устанавливать в подвальных или цокольных помещениях. Следует помнить, что уровень труб обратного контура должен быть заложен ниже котла.
Горизонтальные участки трубопроводов прокладываются с уклоном – в верхним точкам подключения радиаторов и от нижних на пути к котлу.
Важно! Для обеспечения высокого КПД необходимо использовать трубы с большим условным проходом, что обеспечивает низкий коэффициент сопротивления внутренних поверхностей труб.
Схема гравитационной системы отопления
Преимущества:
- Автономность. Данная схема может работать без применения электроэнергии. Лучший вариант для удаленной местности, где наблюдаются перебои с поставками электричества.
- Длительный срок эксплуатации. Из-за низкого давления в системе оборудование менее подвержено износу.
- Бесшумность, т.к. наличие циркуляционного насоса не предусмотрено.
Недостатки:
- Большой расход материалов. Большие затраты, т.к. применяются трубы больших диаметров.
- Трудоемкий процесс монтажа. Сложность обеспечить правильный уклон.
- Применяются в домах с суммарной площадью трубопроводов не более 150 м2.
- Длительный процесс нагрева помещений.
- Сложность отвода кислорода из теплоносителя. Может быть устранено путем проектирования правильного уклона труб, который обеспечит естественный отвод пузырьков через расширительный бачок в воздух.
Как работает отопление без насоса?
Чтобы понять, как работает система с принудительной циркуляцией, стоит разобраться в том, как осуществляется отопление зданий при естественной циркуляции теплоносителя. В качестве последнего могут использоваться различные специальные составы и вода. Для одноэтажного дома чаще всего выбирается водяное отопление.
Движение воды по трубопроводам осуществляется по законам физики. Нагревшись в котле до заданной температуры, она начинает подниматься по стояку. За счет этого происходит постепенный прогрев всех труб и радиаторов системы. Вновь поступающая горячая вода постепенно вытесняет холодную вниз к котлу.
После того как остывший теплоноситель вновь нагреется в котле, он начнет подниматься по стояку, чтобы вытеснить остывший вниз. Такой цикл будет повторяться до тех пор, пока будет работать котел. Очевидно, что чем больше диаметр трубы, тем больше теплоносителя пройдет через ее поперечное сечение за единицу времени.
Именно поэтому при естественной циркуляции диаметр трубопровода и размеры монтируемых радиаторов имеют большое значение. При недостаточной площади последних сложно будет прогреть помещение до уровня комфортности.
А как работает правильно собранная схема?
При выполнении классической однотрубной схемы («ленинградской»), когда под радиаторами проложена магистральная труба, ситуация другая. Движущийся теплоноситель, встречая на своем пути первый тройник, распределяется на два потока в соответствии с величинами гидравлических сопротивлений прямого пути и бокового отвода тройника. Из-за большего гидросопротивления бокового отвода в радиатор затекает небольшая часть общего потока теплоносителя (обычный «коэффициент затекания» составляет 0,2-0,3). Эта малая часть остывает внутри батареи на несколько градусов, как показано на рисунке ниже, подмешиваясь на выходе к основному неостывшему потоку. Результирующая его температура оказывается выше, чем при пропускании всего объема жидкости через отопительный прибор.
Распределение теплоносителя в обвязке радиатора «ленинградской» схемы.
При движении по контуру температура жидкости все равно снижается, но в меньшей степени, до температуры уже не 35 °С, а примерно 45 °С, т.е. батареи в цепочке оказываются более выровненными по нагреву. Специалисты высказывают мнение, что однотрубная схема («Ленинградка») позволяет добиться равномерного прогрева до 10-11 радиаторов в контуре (по десять секций в каждом приборе).
Способы подачи теплоносителя в отопительную систему
Выбирая наиболее подходящий вариант системы отопления, домовладельцу придется принять решение по главному вопросу: как заставить теплоноситель двигаться по отопительному контуру. Эта задача решается одним из двух способов:
- естественным образом;
- принудительно.
Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией
Как известно, нагретый газ или жидкость из-за меньшей плотности выталкивается более холодной средой вверх. Это явление называется конвекцией. При правильном конструировании системы отопления она может играть роль двигателя, который заставит теплоноситель циркулировать по замкнутому контуру из труб и радиаторов.
Важнейшим элементом такой схемы является разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, идущий сразу после котла. Образующееся здесь мощное восходящее течение хорошо проталкивает теплоноситель через контур. В такой системе применяется расширительный бачок открытого типа, представляющий собой обычную емкость, подключенную к верхней точке отопительного контура.
Отопление двухэтажного дома с естественной циркуляцией
Наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор достаточно длинным, что при хорошем утеплении этого участка обеспечивает вполне пристойную циркуляцию теплоносителя. Однако, несмотря на это, даже в двухэтажных домах схема с естественным движением рабочей среды встречается все реже. Причина заключается в характерных для нее недостатках:
- требуются трубы большого диаметра;
- на горизонтальных участках трубопровода приходится соблюдать значительный уклон – 5 – 7 см на 1 м длины;
- после обхода контура температура теплоносителя падает более, чем на 25 градусов (обязательное условие для хорошей естественной циркуляции), поэтому котел приходится эксплуатировать в режиме высокой производительности, что сокращает срок его службы;
- максимальная длина трубопровода ограничивается 30-ю метрами.
Принудительный способ
В двухэтажных домах схема с принудительной циркуляцией применяется гораздо чаще хотя бы потому, что длина отопительного контура в таких постройках составляет, как правило, более 30-ти метров. Здесь рабочая среда перекачивается специальным насосом, который получил название циркуляционного. Он устанавливается у входа в котел, где теплоноситель является наиболее холодным. Так как система отопления является замкнутой, развиваемый таким насосом напор не зависит от этажности здания и определяется лишь сопротивлением контура (гидравлическим).
Схема отопления с принудительной циркуляцией
При данной схеме скорость движения теплоносителя увеличивается, поэтому он не успевает сильно остыть. Это обуславливает более равномерное распределение тепла по всему контуру, а также возможность эксплуатации котла в щадящем режиме. Кроме того, система с принудительной циркуляцией является более практичной: весной и осенью, когда на улице не очень холодно, она может эксплуатироваться в низкотемпературном режиме, чего при естественной циркуляции среды добиться не удалось бы. Горизонтальные участки трубопровода устанавливают с уклоном в 0,5 – 1 см на 1 м.
Из-за высокого давления, развиваемого насосом, приходится усложнять конструкцию расширительного бачка. Здесь он является закрытым и состоит из двух полостей, разделенных гибкой мембраной. В одну полость поступает расширяющийся теплоноситель, в другой содержится сжатый воздух, давление которого уравнивает давление в системе. Закрытый бак не обязательно располагать в наивысшей точке контура, обычно его монтируют рядом с котлом.
Предусмотрительные проектанты оставляют разгонный коллектор даже в системах с принудительной циркуляцией. В этом случае при отключении электроснабжения и последующей остановке насоса система продолжит функционирование в режиме конвекции.
Схема с теплым полом
Подача воды происходит через коллектор, второй служит для обратного хода теплоносителя.
Основные узлы (базовый вариант):
- Коллекторные шкафы. Для обеспечения правильного хода жидкости. Устанавливаются в доступном для обслуживания месте.
- Приборы КИПиА: термометры и манометры.
- Запорная арматура, компрессионные фитинги, переходники.
- Трубопровод.
- Система теплый пол.
Единственным недостатком является то, что в обычной схеме невозможно осуществлять контроль температуры теплоносителя, необходимо предусмотреть регулировку.
Для повышения КПД, схему дополняют следующими элементами:
- Циркуляционный насос. Применяется в случае необходимости увеличить напор. Установка предусмотрена на обратном контуре.
- Трехходовой смеситель.
- Клан для сброса жидкости.
- Насосно-смесительный узел. Применятся для: снижения температуры в системе, возврата остывшей жидкости обратно в систему.
устанавливается за коллектором подачи воды.
Важно! Взамен запорной арматуры возможно применение смесителей (термостатических). Таким образом, подача воды осуществляется без рывков.
Схема подключения водяного теплого пола к котлу
Как регулировать коллекторную систему отопления двухэтажного дома
Теоретически предполагается, что для каждого отдельно взятого случая будет производиться регулировка.
Практика показывает, что обычного потребителя волнует только температура в помещениях.
К самостоятельной балансировке системы се же потребуется прибегнуть:
- если обнаружили, что расположенные ближе к котлу радиаторы нагреваются сильнее;
- какая-то из батарей издает шум притекающей воды;
- трубы, расположенные в стяжке пола прогревают его поверхность неравномерно.
Для самостоятельной диагностики неполадок особых приспособлений не потребуется.
Желательно подготовить:
- ключ, он понадобится для поворота штока балансировочного клапана, обычно шестигранный; отвертку;
- контактный электронный термометр;
- лист бумаги и карандаш.
Профессионалы обычно используют тепловизор, поскольку стоит он недешево, попытаемся обойтись подручными средствами.
При отсутствии схемы разводки труб, потребуется начертить ее самостоятельно. На эскизе проще будет определить очередность подключения отопительных элементов и вычислить расстояние от них до котла.
Специалисты также рекомендуют промыть грязевик, расположенный перед входом в котел и прогреть систему до температуры порядка 70 С +80 С.
Очень полезным устройством для диагностики окажется насос Grundfos Alpha 3, при помощи смартфона этот циркуляционный агрегат поможет узнать точную глубину регулировок. Конечно, стоимость этого умного изделия немаленькая.
Лучевая схема подключения радиаторов и контуров напольного обогрева предполагает подключение каждого элемента к распределительной гребенке, поэтому выполняют балансировку на коллекторе. В зависимости от наличия ротаметров выбирают метод настройки.
Для правильной настройки рекомендуется определить расход воды, протекающей по каждому из контуров, и количество выделяемого этим контуром тепла. В качестве расчетного значения используется разница температуры воды на входе и на выходе — 10 градусов.
Предлагаем посмотреть полезное видео:
В результате расчетов можно узнать расход теплоносителя, т.е. количество литров воды, которое должно проходить через контур за единицу времени.
Сама балансировка выполняется следующим образом:
- При заполненной системе включается циркуляционный насос напольного отопления.
- Используя ручную регулировку, требуется закрыть каждый из термостатических вентилей на 2-й части гребенки.
- После полного открытия первого вентиля настраивается соответствующий ротаметр.
- Для получения необходимого объема протока потребуется повернуть нижнее кольцо расходометра в определенное положение.
- Выполнив настройку, вентиль закрывают, переходят к настройке следующего контура.
Примерно так выполняется балансировка
Завершив работу, рекомендуется открыть все регуляторы и перепроверить расход воды по каждому ротаметру.
Для балансировки радиаторов лучевой разводки применяют аналогичные методы. Можно совместить вариант расчетного расхода с методом измерения температуры на поверхности радиаторов. Если коллектор не оснащен ротаметрами, то процесс настройки растянется на несколько суток.
Изначально установку делают приблизительно, с учетом мощности и длины контура, далее производятся замеры температуры на обратке, в зависимости от результатов выполняется корректировка величины протока.
Работа схем с принудительной циркуляцией
Ускорить движение теплоносителя можно с помощью циркуляционных насосов
Для принудительного движения теплоносителя используют циркуляционные насосы.
Насос врезают в месте соединения «обратки» и котла — здесь теплоноситель уже охлаждён и насос работает в щадящем режиме. На выходе из нагревателя температура теплоносителя достигает 80 – 100 градусов, что резко снижает ресурс оборудования. В котлах со встроенным насосом всё подключено по правильной схеме.
Схема движения воды работает по следующему алгоритму:
- После подачи питания включается насос и приводит в движение теплоноситель.
- Котёл нагревает воду/антифриз, а давление, создаваемое насосом, выдавливает теплоноситель в контуры.
- Горячая вода по трубам подаётся к радиаторам, где охлаждается, нагревает воздух и поступает в трубы «обратки».
- Процесс переходит в циклическое состояние.
Разработаны и на практике применяют отличные друг от друга схемы разводок, оптимально подходящие для разных условий эксплуатации.
Двухтрубные схемы
Разница между однотрубным и двухтрубным подключением
При обустройстве больших зданий используют именно двухтрубную схему. Радиаторы подключают параллельно. По расположению подающих труб различают схемы с верхней и нижней разводкой.
Преимущества двухтрубки:
- не требует сложных расчётов и подбора диаметров труб;
- независимая регулировка теплоотдачи каждого радиатора, что позволяет устанавливать температуру в каждом помещении и экономить энергоресурсы;
- простая настройка и запуск в эксплуатацию;
- мощность насосов невелика;
- отсутствуют значимые потери давления в начале и конце контуров;
- температура теплоносителя примерно одинакова во всех радиаторах контура;
- перекрыв краны подачи и слива, батарею можно снять для замены или ремонта, не выключая всего отопления;
- минимальное гидравлическое сопротивление трубопроводов.
Недостатком считают повышенный расход труб (на подачу и обратку). Учитывая стоимость полипропиленовых труб, удобство в монтаже и ремонте, этим минусом можно пренебречь.
Схема со встречным движением теплоносителя — тупиковая
Тупиковая схема носит другое название — со встречным движением теплоносителя. Схема разделена на участки. По трубе от котла до самой дальней батареи поступает нагретый теплоноситель, который по обратной трубе возвращается в котёл. Популярность придаёт простота понимания, но требуется грамотный расчёт и настройка системы. Чем дальше от котла, тем тоньше должны быть трубы. После запуска проводят регулировку каждого радиатора отсекающими вентилями. Неправильная регулировка может привести к тому. Что весь теплоноситель будет проходить через один радиатор, остальные останутся холодными.
Петля Тихельмана работает при попутном движении теплоносителя
Петля Тихельмана работает при попутном движении теплоносителя. Разводку проводят трубами одного диаметра. Давление и температура теплоносителя в каждом из радиаторов одинакова, что упрощает балансировку. Регуляторами можно точно установить температуру в каждой отдельно взятой комнате.
Требования к схеме:
- Длина контура до 35 м.
- На протяженных участках используют трубы больших диаметров (40 – 60 мм) и не устанавливают терморегуляторы, так как они становятся бесполезны.
- Периметр длиной свыше 30 м делят на несколько зон и монтируют лучевую разводку. Её же называют коллекторной. Стоимость большего количества труб компенсируется их меньшим диаметром. Для «питания» одного радиатора достаточно трубы 16 мм.
Каждый радиатор в таком варианте легко отрегулировать на нужную теплоотдачу.
Однотрубные схемы
При однотрубной схеме последние радиаторы не получают достаточно тепла
Схемы однотрубного отопления оптимальны для одно- и двухэтажных зданий с числом батарей отопления в одном контуре до 5. Большее количество потребует точной настройки. Разветвления могут снижать давление в трубах и некоторые радиаторы не получат достаточного для нагрева теплоносителя.
Схемы позволяют осуществить верхнее или нижнее подключение. Во втором случае трубопровод можно скрыть под полом. Учитывают, что это немного снизит теплоотдачу радиаторов, так часть энергии расходуется на обогрев стяжки.
Однотрубные варианты делают с открытым или закрытым расширительным бачком.
К недостаткам схемы относят трудности при замене радиаторов. Для сохранения работоспособности на место снятой батареи сразу необходимо устанавливать перемычку, иначе настройка системы будет нарушена. По этой же причине между входом и выходом теплообменника монтируют байпасы из труб меньшего диаметра.
Одной из популярных схем является «ленинградка». Для подключения используют диагональную (перекрёстную) или боковую (одностороннюю) схемы.
