Закрытый контур отопления: Закрытая система отопления и открытая, схема, плюсы и минусы

типы, особенности эксплуатации, принцип работы

Система отопления частного дома – последовательность соединенных трубами элементов, по которым циркулирует теплоноситель. Температура обычно нестабильна, она то выше, то ниже. Вместе с температурой увеличивается/уменьшается объем теплоносителя, так как он, как и любая жидкость, при нагревании расширяется, увеличиваясь в объеме, а при остывании сжимается. Чтобы при нагревании не разорвало трубы или радиаторы,  устанавливают специальное устройство – расширительный бачок, в который вытесняется излишек теплоносителя при высокой температуре. Из него же при понижении температуры он попадает обратно с систему. Таким образом поддерживается стабильное давление в контуре отопления (в определенных пределах). Бачок может быть открытого или зарытого типа, соответственно и система тогда называется открытой или закрытой.

Открытая и закрытая система отопления

Если  установлен расширительный бачок открытого типа, то и система называется открытой. В простейшем варианте он представляет собой какую-то емкость (кастрюля, пластиковая небольшая бочка и т.п.) к которой подсоединены следующие элементы:

Сегодня открытые системы делают все реже, а все потому, что в ней постоянно присутствует большое количество кислорода, который является активным окислителем и ускоряет процессы коррозии. При использовании этого типа в разы быстрее выходят из строя теплообменники, разрушаются трубы, насосы и другие элементы. К тому же приходится из-за испарения постоянно контролировать уровень теплоносителя и периодически его подливать. Еще один недостаток –  не рекомендуют в открытых системах использовать антифризы – из-за того, что они испаряются, то есть вредят окружающей среде, а также изменяют свой состав (увеличивается концентрация). Потому все более популярными становятся закрытые системы – они исключают поступление кислорода, и окисление элементов происходит в разы медленнее потому считается, что они лучше.

Бачок мембранного типа устанавливается в закрытых системах отопления

В закрытых системах устанавливают бачки мембранного типа. В них герметичная емкость разделена упругой мембраной на две части. Внизу находится теплоноситель, а верхняя часть заполнена газом – обычным воздухом или азотом. Когда давление в небольшое, бак или пуст, или содержит небольшое количество жидкости. С увеличением давления в него вытесняется все большее количество теплоносителя, который сжимает содержащийся в верхней части газ. Чтобы при превышении порогового значения не разорвало устройство, в верхней части бака устанавливают воздушный клапан, который срабатывает при определенном давлении, выпуская часть газа, выравнивает давление.

Преимущества и недостатки

Кроме того, что окисление в закрытой системе происходит медленнее,  у них есть еще несколько плюсов:

• не испаряется теплоноситель, нет его контакта с внешней средой, что позволяет использовать не только воду, но и специальные составы, повышающие эффективность отопления и улучшающие ее характеристики;
• более высокое давление и скорость циркуляции теплоносителя, потому — бесшумное движение его по трубам.

При правильной организации отопления разница между температурой обратки и подачи  невелика, что положительно влияет на длительность эксплуатации котла (исключение – конденсационные котлы, но там другой принцип работы).

Однотрубная схема открытого типа — расширительный бачок устанавливается в верхней точке

Недостатков немного:

• для эффективной работы требуется активное движение теплоносителя, что достигается или установкой насоса или созданием  естественной циркуляции с достаточными уклонами;
• при большом объеме системы требуется бак большого размера, место для которого отыскать непросто (его объем должен быть 10% от объема теплоносителя).

Контроль работоспособности закрытой системы

Основной показатель работоспособности – давление. Оно контролируется манометрами. Для индивидуальных систем отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией рабочее давление составляет 1,5-2 Атм. Причем врезать манометры в ключевые точки желательно через трехходовые клапаны, которые дают возможность снять устройство для ремонта/замены, продуть или сбросить на ноль.

В этой системе мы видим расширительный бак (красный слева) и менометры

Если система большая и мощная, то точек контроля (манометров) много:

• с обоих сторон от котла;
• перед и после циркуляционного насоса;
• при использовании регуляторов отопления — до и после них;
• желательна установка до и после грязевиков и фильтров для контроля степени их засоренности.

По показаниям манометров в этих точках можно контролировать работоспособность всей системы.

Что делать, если в системе падает/возрастает давление

Если обнаружили снижение давления, первым делом нужно выключить насос. И делее действовать исходя и з показаний манометра:

• Если статическое давление тоже падает  – где-то  есть течь. Нужно осмотреть все элементы и устранить ее. Учтите, что причиной может быть даже очень маленькая дырка (меньше миллиметра), так что найти повреждение бывает сложно. При большой протяженности трубопровода можно локализовать участок утечки: поочередно отключать ветки. Как только падение прекратилось, участок определен – разгерметизация на том, который только что отключили.
• Если при отключенном насосе давление стабильно – вышел из строя насос, его нужно нести в ремонт или менять.

Рост давления наблюдается реже, но также бывает. Он вызван обычно повышением температуры в системе, а она поднимается из-за недостаточной циркуляции теплоносителя. А вот почему плохо циркулирует теплоноситель нужно разбираться.

• Сначала проверяем работоспособность насоса. Отключаем и смотрим. Если рост давления продолжается, дело не в насосе.  Если стабилизировалось  — виноват он.
• Прочищаем фильтры и грязевики.
• Если давление по-прежнему растет, может быть образовалась воздушная пробка – спускаем воздух в системе.
• Если и это не помогло, проверяем состояние запорных кранов – может случайно или намеренно кто-то его закрыл, перекрыв поток теплоносителя.
• Еще одна причина – из-за поломки или сбоя автоматики система под постоянной подпиткой.

По этому алгоритму вы сможете самостоятельно определить причину нештатного состояния системы отопления и устранить ее.

Как спустить воздух

Теперь немного о том, как спустить воздух в закрытой системе. Все зависит от типа разводки. Если разводка нижняя – на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского». Через них и спускают воздух в каждой батарее. Для этого с помощью специального ключа или отвертки поворачивают находящийся в центре замок. Если воздух есть, слышно шипение и воде если и идет, то не ровным потоком, а как газированная. Когда воздух выпущен, струйка течет ровно. Так обходят все радиаторы по кругу несколько раз. Так как при нижней разводке верхушки радиаторов – практически самые верхние точки всей системы, то весь воздух скапливается в них.

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

Если в системе сеть обходной контур (например над дверью), верхние точки  находятся выше уровня батарей и котла. Тогда в контуре ставят спускной клапан, через который и происходит автоматическое удаление воздуха.

При верхней разводке аналогичные спускные клапана ставят в верхних точках подачи. Они также работают в автоматическом режиме, не допуская закупорки потока. Во многих современных котлах такие же клапана стоят во встроенных группах безопасности. Если такого устройства нет, ставят насосы с деаэраторами. Даже если в котле будет стоять клапан, при проектировании системы, лучше предусмотреть их установку в самых высоких точках: затраты небольшие, а эксплуатация становится легче.

Подробнее о воздухоотводчиках (спускных клапанах) читайет тут.

Спускной клапан — автоматически отводит воздух

Как создать давление в закрытой системе отопления

Для быстрого движения теплоносителя по трубам  требуется создание определенного давления. Его величина определяется типом системы – для естественной циркуляции давление должно быть только немного выше атмосферного, и этого будет достаточно, а для принудительной циркуляции требуется как можно большая его величина, но не превышающая 2 Бар.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура). Для нормальной работы нужен уклон

Для создания необходимого перепада давления в схемах с естественной циркуляцией (ЕЦ) необходимо соблюдать уклон – 1 см на 1 метр длины трубопровода. На подающей магистрали уклон идет от котла вниз. На обратке — наоборот, к котлу трубы понижаются с той же разницей высот. При использовании труб недостаточного диаметра такой величины может не хватить, тогда можно уклон увеличить до 5% (5см на метр трубы). Вообще, для нормальной гравитационной системы необходим тщательный подбор диаметров труб и уклона – только тогда она будет нормально работать.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

Схема с ЕЦ требует обязательной установки группы безопасности, в которую входит манометр и подрывной клапан, настроенный на рабочее давление. При возрастании давления клапан сработает, предотвращая разрыв самого «слабого» из элементов. Такая ситуация может случиться при использовании котла без автоматического управления, в частности твердотопливного, который то сильно разогревается, то практически затухает. Выручает эта группа и при сбоях автоматики.

Виды схем закрытых систем отопления

Основным плюсом схем с естественной циркуляцией является их независимость от наличия электроэнергии, но они имеют ограничение: длина контура должна быть не более 30 метров, иначе система будет неработоспособной. Есть еще один нюанс – при естественной циркуляции даже в закрытой системе нужно в верхней точке поставить спускной клапан, при помощи которого можно будет удалять воздух, который попал, например, при добавлении теплоносителя.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

В схеме с принудительной циркуляцией давление создается циркуляционным насосом. В некоторых котлах он встроенный, в некоторых нет. Некоторые контуры большой длины требуют установки двух насосов.Тогда необязательно соблюдение уклонов, самое главное – не сделать участки уклоном в другую сторону, что негативно скажется на работоспособности отопления и может даже потребоваться переделка.

С одной стороны использование циркуляционных насосов  – недостаток, так как работоспособность его зависит от наличия электроэнергии, а с другой —  большой плюс:

• позволяет использовать трубы меньшего сечения и радиаторы меньшего объема, а значит, меньше тратить денег на закупку материалов;
• повысить скорость движения теплоносителя, а значит – снизить ее инерционность и повысить уровень комфорта;
• меньше теплоносителя, меньше тратится топлива на его обогрев — экономятся деньги.

Уменьшенные объемы труб и радиаторов означают уменьшение объема системы, что снова-таки позволяет снизить инерцию нагрева теплоносителя – он греется быстрее, а отопление получается более эффективным. Меньший объем теплоносителя – меньший объем расширительного бака, и нет необходимости искать место для его установки. Современные котлы имеют встроенные мембранные баки (например, настенные газовые котлы), а эффективность отопления с их использованием очень велика из-за того, что установлен мощный насос (он тоже встроенный).

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Выбирая насос, помните, что существует прямая зависимость между его мощностью и эффективностью отопления. Потому выбирайте малошумный, мощный и надежный.

Стоит отметить, что из открытой системы сделать закрытую легко – нужно только поменять расширительный бак – поставить мембранного типа и система будет уже работоспособна. Для большей ее эффективности нужно будет врезать насос. Причем современные насосы можно ставить и в подачу и в обратку. Раньше ставили на обратку потому что температуры теплоносителя там ниже. Но в современных насосах используются термостойкие материалы, для них не столь критичны температуры отопительных систем. Просто при покупке обратите внимание на диапазон рабочих температур, ну или поставьте его в обратку – только так, чтобы он «давил» в котел. Мощность насоса при этом может быть небольшой, так как в открытых системах используют большие диаметры труб, чем в закрытых, и гидравлическое сопротивление системы невелико.

Итоги

Нюансов и особенностей в отоплении частного дома много, и разобраться нелегко. Но задавшись целью, все можно сделать своими руками – создать работоспособный хороший проект, правильно подобрать оборудование и самостоятельно все смонтировать. И закрытые системы в этом смысле не исключение.

Закрытая система отопления частного дома, монтаж своими руками, как переделать из открытой схемы

Открытая система отопления перестает пользоваться популярностью: дело в одном существенном недостатке — в теплоноситель постоянно попадает воздух. Это приводит к снижению теплоотдачи: схема плохо справляется с функцией обогрева. Поэтому для многих хозяев частных домов предпочтительна закрытая система отопления.

Структура

Закрытая система представляет собой механизм, где теплоноситель функционирует при помощи насоса. Отличительной особенностью такого отопления для частного дома является хорошая герметичность: в теплоноситель не попадает воздух, нарушающий работу.

Схема закрытой системы отопления состоит из следующих компонентов:

• котел;
• бак;
• насос и трубопроводы;
• группа безопасности;
• отопительные приборы – трубы, радиаторы.

Принцип работы

Принцип действия основан на изменении температуры: после ее увеличения начинает действовать рабочий клапан, и излишки воды переходят в расширительный бак. При снижении температуры насос закачивает лишнюю воду обратно в систему. Следовательно, закрытая система теплоснабжения для частного дома может контролировать давление, установленное в допустимых пределах.

Особенности

В такой схеме бак обладает одной особенностью: его можно полностью наполнить теплоносителем. Следовательно, поддерживать давление будет намного проще, чем в случае с простым расширительным баком. Но при неправильном наполнении в радиаторы и трубы все-таки может попадать воздух.

Чтобы избавиться от воздуха в верхних частях, необходимо использовать поплавковые воздухоотводчики.

Для отвода растворенного в теплоносителе воздуха применяют сепараторы, которые размещают в трубах. Благодаря разделителям происходит деаэрация теплоносителя, и система работает стабильно, без технических сбоев.

Достоинства

Закрытая система обладает следующими положительными характеристиками:

• безопасное давление;
• ограничен контакт с окружающей средой, что предотвращает попадание воздуха, способного нарушить работу;
• применение специализированных баков для безопасности давления;
• разделение бака на две камеры: одна из них представляет собой хранилище газа (в основном азот), а вторая является водяной камерой;
• безопасный процесс работы;
• специализированный клапан в баке сохраняет безопасный уровень давления.

На практике закрытая структура редко дает сбои, что и обуславливает ее популярность.

Особенности установки

Установка осуществляется так, чтобы в последующем можно было своими руками отключить любой отопительный прибор без остановки работы всей системы и слива жидкости из нее.

Для этого профессионалы применяют специализированные отсекающие краны, которые располагают на входе и выходе в радиаторы. Посредством установленных кранов можно вручную регулировать температурный режим.

Другая особенность — монтаж группы безопасности на выходе из котла отопления. Главная задача такой группы — сбрасывать давление, если оно превысит норму. В состав группы входят такие части, как:

• манометр – контролер давления;
• предохранительный клапан – отвечает за сбор давления при превышении безопасного максимума;
• отводчик воздуха — удаляет воздух при «завоздушивании».

Прибор для измерения давления в системе.

Этапы

Установка закрытой системы своими руками осуществляется в следующем порядке:

• устанавливается котел;
• к котлу проводятся трубы, к которым проводится навешивание радиаторов;
• после всех этих процедур крепится расширительный бак;
• в контур обогрева монтируется насос и приборы для терморегуляции.

Нагревательный бак можно вмонтировать в печь. Отдельной котельной в частном доме не потребуется. Если последовательность схемы будет соблюдена, а оборудование – правильно подобрано, то система станет эффективным теплоисточником.

Если переделка

Нередки варианты, когда уже существующая открытая система перестала устраивать пользователя, и ее необходимо переделать в закрытую. Для этого необходимо заменить расширительный бак мембранным и установить его на обратке вместе с терморегуляторами.

Перед насосом ставится фильтр-грязевик, а старый открытый бак – убирается, система отопления при помощи сварочных работ делается замкнутой на новый бачок. Группа безопасности также устанавливается на выходе из котла: лучше использовать шаровые или пробковые краны.

типовые схемы и принцип монтажа

Основным признаком, которым закрытая система отопления отличается от открытой, является ее изоляция от воздействий внешней среды. В такой контур входит циркуляционный насос, стимулирующий движение теплоносителя. Схема лишена многих недостатков, присущих открытому контуру отопления.

Все о плюсах и минусах замкнутых контуров отопления вы узнаете, прочитав нашу статью. В нем досконально разобраны варианты устройства, особенности сборки и работы закрытых систем. Для самостоятельных мастеров приведен пример гидравлического расчета.

Информация, представленная для справки, основана на строительных нормах и правилах. Для оптимизации восприятия сложной темы текст дополнен полезными схемами, подборками фото и видео-гайдами.

Содержание статьи:

• Принцип работы закрытой системы
• Система защиты от воздуха
• Гидравлический расчет для закрытой системы
  • Правила расчета расхода теплоносителя
  • Выбор циркуляционного насоса
  • Как рассчитать расширительный бак?
• Критерии выбора бака
• Выбор оптимальной схемы
  • Однотрубная система отопления
  • Двухтрубная система отопления
• Выводы и полезное видео по теме 9003

3 Принцип работы закрытой системы 90

Тепловое расширение в закрытой системе компенсируется применением мембранного расширительного бака, заполняемого водой при нагреве. При остывании вода из бака снова уходит в систему, тем самым поддерживается постоянное давление в контуре.

Давление, создаваемое в закрытом отопительном контуре при установке, передается на всю систему. Теплоноситель циркулирует принудительно, поэтому данная система энергозависима. Без него не будет движения нагретой воды по трубам к приборам и обратно к теплогенератору.

Фотогалерея

Фото

Основным отличием системы отопления закрытого типа от открытого аналога является наличие мембранного расширительного бака, исключающего прямой контакт теплоносителя с атмосферой

В отечественных традициях расширительный бачок для контуров отопления выпускается красного цвета. В продаже можно найти серый и белый импортные варианты.

При использовании закрытого расширительного бака, расширительного устройства предотвращается испарение воды, циркулирующей по контуру, уменьшается образование отложений на внутренних стенках труб и приборов

В результате отсутствия испарения и минимизации отложений на внутренних поверхностях приборов, труб, арматуры, снижается нагрузка на котел и насос, что значительно продлевает срок их службы

Закрытые варианты построения систем отопления применяются со всеми типами котлов, работающих на доступных видах топлива

В закрытой системе обязательна группа безопасности, состоящая из редукционного клапана, воздухоотводчика и манометра

Закрытый расширительный бак подбирается таким образом, чтобы его объем обеспечивал место для расширения нагретого теплоносителя

Экспансоматы устанавливаются как во вновь строящихся системах отопления, так и в модернизируемых вариантах с насосной циркуляцией теплоносителя

Особенности закрытого контура отопления

Расширительный бак для систем отопления

Преимущества закрытой системы

Сохраняющие условия оборудования

Закрытый контур в тандеме с котлами Подходящий тип системы для установки

Основные элементы замкнутого контура:

• котел;
• клапан выпуска воздуха;
• клапан термостатический;
• радиаторы;
• трубы;
• расширительный бак, не контактирующий с атмосферой;
• балансировочный клапан;
• шаровой кран;
• насос, фильтр;
• предохранительный клапан;
• манометр;
• арматура, крепеж.

Если электроснабжение дома бесперебойное, то закрытая система работает эффективно. Часто конструкцию дополняют «теплыми полами», повышая ее эффективность и теплоотдачу.

Такое расположение позволяет не придерживаться определенного диаметра трубопровода, снизить затраты на приобретение материалов и не размещать трубопровод под уклоном, что упрощает монтаж. К насосу должна подаваться жидкость с низкой температурой, иначе его работа невозможна.

Замкнутая схема отопления включает в себя часть деталей, которые используются в других типах систем

Этот вариант имеет один отрицательный нюанс — если при постоянном уклоне отопление работает даже при отсутствии электроснабжения, то при строго горизонтальное положение трубопровода, замкнутая система не работает. Этот недостаток компенсируется высоким КПД и рядом положительных моментов по сравнению с другими типами систем отопления.

Установка относительно проста и возможна в помещении любого размера. Трубопровод не нужно утеплять, нагрев происходит очень быстро, если в контуре присутствует термостат, то можно задать температурный режим. Если система устроена правильно, то потерь теплоносителя нет, а значит, нет и причин для его пополнения.

Несомненным преимуществом закрытой системы отопления является то, что разница температур между подачей и обраткой позволяет увеличить срок службы котла. Замкнутые трубопроводы менее подвержены коррозии. Возможна загрузка в контур, когда зимой приходится отключать отопление на длительное время.

Наиболее часто применяемыми системами закрытого типа являются водяные системы, хотя теплоносителем могут служить и незамерзающие жидкости, пар и газы с необходимыми характеристиками

Защита системы от воздуха

Теоретически воздух не должен попадать в система отопления, но на самом деле она все же есть. Его накопление наблюдается в момент, когда трубы и батареи заполнены водой. Второй причиной может быть разгерметизация суставов.

В результате появления воздушных пробок снижается теплоотдача системы. Для борьбы с этим явлением в систему включают специальные клапаны и краны для выпуска воздуха.

Если в системе не скапливается воздух, поплавок воздухоотводчика перекрывает выпускной клапан. При образовании воздушной пробки в поплавковой камере поплавок перестает удерживать выпускной клапан, и воздух выходит за пределы устройства

Для минимизации вероятность воздушных пробок, при заполнении закрытой системы необходимо соблюдать определенные правила:

1. Подача воды снизу вверх. Для этого проложите трубы так, чтобы выпускаемые вода и воздух двигались в одном направлении.
2. Оставьте краны для выпуска воздуха в открытом положении, а краны для слива воды в закрытом положении. Таким образом, при постепенном подъеме теплоносителя воздух будет выходить через открытые дефлекторы.
3. Закройте выпускной клапан, как только через него пройдет вода. Процесс продолжается плавно до полного заполнения контура теплоносителем.
4. Запустить насос.

Если в отопительном контуре, то на каждом необходимы вентиляционные отверстия. Алюминий при контакте с теплоносителем провоцирует химическую реакцию, сопровождающуюся выделением кислорода. Частично биметаллические радиаторы имеют ту же проблему, но воздуха образуется гораздо меньше.

В верхней точке установлен автоматический воздухоотводчик. Это требование объясняется тем, что пузырьки воздуха в жидких веществах всегда устремляются вверх по трубе, где их собирает устройство для отвода воздуха 9.0003

В радиаторах все 100% биметаллические теплоносители не контактируют с алюминием, но профессионалы настаивают на наличии в этом случае воздухоотводчика. Специфическая конструкция стальных панельных радиаторов уже в процессе производства оснащена клапанами для выпуска воздуха.

На старых чугунных радиаторах воздух удаляется при помощи шарового крана, другие приспособления здесь малоэффективны.

Критическими точками в контуре отопления являются перегибы труб и верхние точки системы, поэтому в этих местах монтируются устройства для отвода воздуха. В замкнутом контуре применяют автоматические или поплавковые клапаны, позволяющие сбрасывать воздух без вмешательства человека.

В данном устройстве имеется полипропиленовый поплавок, соединенный балкой с катушкой. По мере заполнения поплавковой камеры воздухом поплавок опускается, а при достижении нижнего положения открывает клапан, через который выходит воздух.

В освободившийся от газа объем поступает вода, поплавок устремляется вверх и замыкает золотник. Для предотвращения попадания мусора в последний он закрыт защитным колпачком.

Корпус как ручного, так и автоматического воздухоотводчика изготовлен из высококачественного материала, не подверженного коррозии. Для удаления воздушной пробки конус поворачивают против часовой стрелки, выпускают воздух до прекращения шипения

Есть модификации, где этот процесс идет по-другому, но принцип тот же: поплавок в нижнем положении — газ идет; поплавок вверх — клапан закрыт, воздух скапливается. Цикл повторяется автоматически и не требует присутствия человека.

Гидравлический расчет для закрытой системы

Чтобы не ошибиться с подбором труб по диаметру и мощности насоса, необходим гидравлический расчет системы.

Эффективная работа всей системы невозможна без учета основных 4-х пунктов:

1. Определение количества теплоносителя, которое необходимо подавать к отопительным приборам, чтобы обеспечить требуемый тепловой баланс в доме, независимо от наружная температура.
2. Максимальное снижение эксплуатационных расходов.
3. Снижение до минимума финансовых вложений в зависимости от выбранного диаметра трубопровода.
4. Стабильная и бесшумная работа системы.

Решить эти задачи поможет гидравлический расчет, который позволяет выбрать оптимальные диаметры труб с учетом экономически обоснованных расходов теплоносителя, определить гидравлические потери напора на отдельных участках, связать и сбалансировать ветви системы. Это сложный и трудоемкий, но необходимый этап проектирования.

Правила расчета расхода теплоносителя

Расчеты возможны при наличии теплотехнического расчета и после подбора радиаторов по мощности. Теплотехнический расчет должен содержать обоснованные данные об объемах тепловой энергии, нагрузках, потерях тепла. Если этих данных нет, то мощность радиатора берется по площади помещения, но результаты расчета будут менее точными.

Трехмерная схема удобна в использовании. Всем элементам на ней присвоены обозначения, включающие в себя маркировку и номер по порядку

Начните со схемы. Лучше выполнять ее в аксонометрической проекции и применять все известные параметры. Расход теплоносителя определяется по формуле:

G = 860q/∆t кг/ч,

где q – мощность радиатора кВт, ∆t – разница температур между обраткой и подачей. Определив это значение, определяют сечение труб по таблицам Шевелева.

Для использования этих таблиц результат расчета необходимо перевести в литры в секунду по формуле: GV = G / 3600ρ. Здесь ГВ обозначает расход теплоносителя в л/с, ρ — плотность воды, равную 0,983 кг/л при температуре 60 град С. Из таблиц можно просто выбрать сечение трубы, не выполняя полный расчет.

Таблицы Шевелева значительно упрощают расчет. Вот диаметры пластиковых и стальных труб, которые можно определить, зная скорость движения теплоносителя и его расход

Последовательность расчета легче понять на примере простой схемы, включающей котел и 10 радиаторов. Схему необходимо разбить на участки, где сечение трубы и расход теплоносителя постоянны.

Первый участок – линия от котла до первого радиатора. Второй – это отрезок между первым и вторым радиатором. Третий и последующие разделы выделяют аналогично.

Температура от первого до последнего устройства постепенно снижается. Если на первом участке тепловая энергия равна 10 кВт, то при прохождении первого радиатора теплоноситель отдает ему некоторое количество тепла и отходящее тепло уменьшается на 1 кВт и т. д.

Рассчитать расход теплоносителя можно по формуле:

Q = (3,6xQуч) / (сх(тр-к))

Здесь Quch — тепловая нагрузка сечения, s — удельная теплоемкость воды, имеющая постоянную величину 4,2 кДж/кг х с. , Тр — температура горячего теплоносителя на входе, а к — температура остывшего теплоносителя на выходе.

Оптимальная скорость движения горячей жидкости по трубопроводу от 0,2 до 0,7 м/с. При меньшем значении в системе появятся воздушные пробки. На этот параметр влияет материал изделия, шероховатость внутри трубы.

Как в открытых, так и в закрытых контурах отопления применяют трубы из черной и нержавеющей стали, меди, полипропилена, полиэтилена различных модификаций, полибутилена и др.

При скорости теплоносителя в пределах рекомендуемого диапазона 0,2-0,7 м/с, в полимерном трубопроводе будут наблюдаться потери давления от 45 до 280 Па/м, в стальных — от 48 до 480 Па/м.

Внутренний диаметр труб на участке (dвн) определяют исходя из теплового потока и разницы температур на входе и выходе (∆tco = 20 град С для 2-трубного контура отопления) или расхода охлаждающая жидкость. Для этого есть специальная таблица:

По этой таблице, зная разность температур на входе и выходе, а также расход, легко определить внутренний диаметр трубы

Для выбора схемы следует рассматривать одно- и двухтрубные схемы отдельно. В первом случае рассчитывается стояк с наибольшим количеством оборудования, а во втором – нагруженный контур. Длина участка берется из плана, выполненного в масштабе.

Точный гидравлический расчет может выполнить только специалист соответствующего профиля. Существуют специальные программы, позволяющие выполнять все расчеты, связанные с тепловыми и гидравлическими характеристиками, которые можно использовать применительно к вашему дому.

Выбор циркуляционного насоса

Целью расчета является получение значения давления, которое должен развить насос, чтобы прокачать воду через систему. Для этого используют формулу:

P = Rl + Z

Где:

• P – потери давления в трубопроводе, Па;
• R — удельное сопротивление трению, Па/м;
• l — длина трубы в расчетном сечении, м;
• Z — потеря давления в «узких» местах в Па.

Эти расчеты упрощаются теми же таблицами Шевелева, из которых можно найти значение сопротивления трения, только 1000i придется рассчитывать по конкретной длине трубы. Так, если диаметр внутренней трубы 15 мм, длина участка 5 м, а 1000i = 28,8, то Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Бар. Найдя значения Rl для каждого участка, их суммируют.

Значение потери давления Z как для котла, так и для радиаторов есть в паспорте. Для остальных сопротивлений специалисты советуют брать 20% от Rl с последующим суммированием результатов по отдельным участкам и умножением на коэффициент 1,3. Результатом является желаемый напор насоса. Для однотрубных и 2-трубных систем расчет одинаков.

Насос устанавливается так, чтобы его вал занимал горизонтальное положение, иначе не избежать образования воздушных пробок. Монтировать на американках, чтобы при необходимости можно было легко снять

В случае, когда по существующему котлу, то применяют формулу: Q=N/(t2-t1), где N — мощность теплового агрегата в Вт, t2 и t1 – температура теплоносителя на выходе из котла и на обратке соответственно.

Как рассчитать расширительный бак?

Расчет сводится к определению величины, на которую увеличится объем теплоносителя при его нагреве от средней комнатной температуры +20 градусов С до рабочей — от 50 до 80 градусов. Расчеты эти непростые, но есть и другой способ решения проблемы: профессионалы советуют выбирать бак объемом, равным 1/10 от общего количества жидкости в системе.

Расширительный бак – очень важный элемент системы. Избыток теплоносителя, который он получает в момент расширения последнего, спасает линию и отводы от разрыва

Узнать эти данные можно из паспортов оборудования, в которых указана мощность водяной рубашки котла и 1 радиаторной секции. Затем вычислить площадь сечения труб разного диаметра и умножить на соответствующую длину.

Результаты суммируются, плюс к ним добавляются данные из паспортов и берется 10% от суммы. Если вся система содержит 200 литров охлаждающей жидкости, то необходим расширительный бачок на 20 литров.

Галерея изображений

Фото

Упрощенный вариант подбора бака

Безмембранные расширительные баки

Расширительные баки с мембраной

Расширительные баки для больших систем

Критерии выбора бака

Изготовление из стали. Внутри находится мембрана, разделяющая бак на 2 отсека. Первый заполнен газом, а второй теплоносителем. Когда температура повышается и вода устремляется из системы в бак, то под ее давлением происходит сжатие газа. Теплоноситель не может занимать весь объем из-за наличия газа в баке.

Емкость расширительных бачков разная. Этот параметр подобран таким образом, чтобы при достижении пика давления в системе вода не поднималась выше установленного уровня. В качестве защиты бака от перелива в конструкцию включен предохранительный клапан. Нормальное наполнение бака от 60 до 30%.

Лучшее решение – установить расширительный бачок в том месте, где система имеет наименьшие изгибы. Лучшее место для него – прямой участок перед насосом.

Выбор оптимальной схемы

При отоплении в частном доме применяют два типа схем: однотрубную и 2-трубную. Если сравнивать их, то последний более эффективен. Основное их отличие в способах подключения радиаторов к трубопроводам. В двухтрубной системе обязательным элементом контура отопления является индивидуальный стояк, по которому остывший теплоноситель возвращается в котел.

Монтаж однотрубной системы проще и менее затратен в финансовом плане. Замкнутый контур этой системы объединяет как подающий, так и обратный трубопровод.

Однотрубная система отопления

В одно и 2-х этажных домах с небольшой площадью хорошо зарекомендовала себя замкнутая однотрубная схема отопления, представляющая собой 1 трубную разводку и ряд последовательно соединенных радиаторов.

Иногда в народе его называют «Ленинградским». Теплоноситель, возвращая тепло радиатору, возвращается в подающий патрубок, а затем проходит через следующую батарею. Последние радиаторы получают меньше тепла.

При монтаже однотрубной системы можно сделать 2 варианта перемещения теплоносителя — попутный и тупиковый. В первом случае систему можно сбалансировать, а во втором нет

Преимуществом такой схемы называется экономичность монтажа — требуется меньше времени и материалов, чем для 2-х трубной системы. В случае выхода из строя одного радиатора остальные будут работать в штатном режиме при использовании байпаса.

Возможности однотрубной схемы ограничены — ее нельзя запускать поэтапно, радиаторы прогреваются неравномерно, поэтому добавлять секции нужно последними в цепочке. Чтобы теплоноситель не так быстро остывал, необходимо увеличить диаметр патрубков. На каждый этаж рекомендуется подключать не более 5 радиаторов.

Фотогалерея

Фото

В однотрубных схемах систем отопления к магистральному трубопроводу подключаются устройства, осуществляющие как подачу, так и отвод теплоносителя

Теплоноситель в однотрубных системах течет последовательно от одного отопления одного устройства к другому, теряет 1–3º рабочей температуры по пути

Для горизонтальных однотрубных систем требуется циркуляционный насос. Приборы в обязательном порядке оснащаются воздухоотводчиками

Системы с естественным движением теплоносителя по контуру отопления бывают только с верхней разводкой

Однотрубные системы просты в монтаже, требуют минимума труб и арматуры для строительства, что положительно сказывается на сумме, вложенной в устройство

В однотрубных схемах не используются сложные технические устройства для качественной температурной балансировки , у владельцев систем меньше поводов для внеплановых ремонтов

Контроль температуры в однотрубных системах осуществляется в количественном выражении — расход теплоносителя банально снижается поворотом крана

Существенным недостатком однотрубных систем является то, что при уменьшении расхода теплоносителя в одном аккумуляторе уменьшенное его количество будет поступать на следующие приборы, т. е. регулировать можно только весь контур, а не отдельное устройство

Принцип работы конструкция однотрубной системы

Особенности движения теплоносителя

Горизонтальная разводка

Верхняя труба Однотрубная система

Простота монтажа Преимущества

Преимущества длительной эксплуатации

Принцип регулирования температуры

Отрицательные стороны одной трубы

Известны два типа систем: горизонтальные и вертикальные. В одноэтажном доме горизонтальный вид системы отопления прокладывают как выше, так и ниже пола. Батареи рекомендуется монтировать на одном уровне, а горизонтальную подводящую трубу — с небольшим уклоном по течению теплоносителя .

При вертикальной разводке вода от котла поднимается вверх по центральному стояку, поступает в трубопровод, распределяется по отдельным стоякам, а из них — к радиаторам. Остывая, жидкость по этому же стояку уходит вниз, проходя там через все приборы, находится в обратке, а из нее насос перекачивает ее обратно в котел.

Однотрубная вертикальная система включает основной стояк и ряд отдельных расширительных баков, подающий трубопровод, батареи, воздухосборник, обратный трубопровод и насос. Чаще применяется система со сдвинутыми секциями, где для регулировки нагрева радиаторов используются 3-ходовые краны

При выборе закрытого типа системы отопления монтаж выполняется в следующей последовательности:

1. Установить котел. Чаще всего для него выделяют место на первом или первом этаже дома.
2. Трубы подсоединяются к входному и выходному патрубку котла, разводятся по периметру всех помещений. Соединения выбираются в зависимости от материала магистральных труб.
3. Установите расширительный бачок, разместив его в самой высокой точке. При этом монтируется охранная группа, соединяющая ее с магистралью через тройник. Фиксируют вертикальный основной стояк, соединяют его с баком.
4. Установка радиаторов с установкой кранов Маевского. Оптимальный вариант: байпас и 2 запорных клапана – один на входе, другой на выходе.
5. Насос устанавливают в районе входа охлажденного теплоносителя в котел, предварительно установив перед местом его установки фильтр. Ротор расположен горизонтально.

Некоторые мастера устанавливают насос с байпасом, чтобы не сливать воду из системы в случае ремонта или замены оборудования.

После монтажа всех элементов открыть вентиль, заполнить магистраль охлаждающей жидкостью и удалить воздух. Проверяют настолько ли полностью удален воздух, откручивая винт, расположенный на крышке корпуса насоса. Если из-под него вытекает жидкость, значит, оборудование можно запустить, предварительно затянув ранее открученный центральный винт.

С проверенными конструкциями и вариантами устройств вы можете ознакомиться в другой статье на нашем сайте.

Двухтрубная система отопления

Как и в случае с однотрубной системой, есть горизонтальная и вертикальная разводка, но есть и подающая, и обратная. Все радиаторы греются одинаково. Один тип отличается от другого тем, что в первом случае имеется один стояк и к нему подключаются все отопительные приборы.

Двухтрубные схемы чаще всего встречаются в многоэтажном строительстве, когда требуется, чтобы один котел эффективно отапливал все здание

Вертикальная схема предусматривает подключение радиаторов к стояку, расположенному вертикально. Его преимущество в том, что в многоэтажном доме каждый этаж индивидуально подключается к стояку.

Особенностью двухтрубной схемы является наличие подведенных к каждой батарее труб: одна прямоточная, а вторая обратная. Имеется 2 схемы подключения отопительных приборов. Один из них коллекторный, когда от коллекторов к батарее подходят 2 трубы.

Схема отличается сложным монтажом, большой материалоемкостью, но в каждой комнате можно регулировать температуру.

Фотогалерея

Фото

Двухтрубная схема построения систем отопления предполагает, что теплоноситель подается по одной трубе, а после ее охлаждения отводится по другой

Использование двух труб может существенно усложнить и увеличить длину отопительных контуров. Системы с верхней разводкой подходят как с естественным, так и с принудительным движением теплоносителя

Системы с нижней разводкой чаще всего сооружаются с применением циркуляционного насоса. Гравитационные варианты встречаются редко из-за необходимости устанавливать воздухоотводчик на каждое устройство и практически каждый день стравливать лишний воздух.

По аналогии с однотрубными системами с двумя трубами делятся на присоединительные и тупиковые. В тупиках ближе к котлу приборы прогреваются лучше

Разница в рабочих температурных параметрах борется установкой терморегуляторов. Изменение температуры в одном приборе не влияет на весь контур

Конечно, труб и фитингов для строительства двухтрубной тепловой сети потребуется больше, но при использовании полимерных изделий их можно спрятать в строительных конструкциях

Использование двух труб значительно расширяет возможности строительства, хотя при сборке систем по-прежнему часто применяются тройниковые схемы

Именно двухтрубный принцип устройства позволяет реализовать самые разные варианты балочной разводки , предполагающие параллельное подключение устройств к распределительному коллектору. В результате длина труб уменьшается и все радиаторы получают теплоноситель одинаковой температуры

Особенности двухтрубной системы

Двухтрубное исполнение с верхней разводкой

Схема нижней разводки

Тупиковая двухтрубная система

Регулировка температуры

Возможность скрытия труб

Использование тройниковой схемы

Балочный вариант второй параллельной схемы

проще. Стояки устанавливаются по периметру дома, к ним подключаются радиаторы. По полу проходит лежак и к нему присоединяются стояки.

Компоненты такой системы:

• котел;
• предохранительный клапан;
• манометр;
• автоматический воздухоотводчик;
• клапан термостатический;
• аккумуляторы
• насос;
• фильтр;
• балансировочное устройство;
• бак;
• клапан.

Прежде чем приступить к установке, следует решить вопрос с типом энергоносителя. Далее установите котел в отдельной котельной или в подвале. Главное, чтобы была хорошая вентиляция. Установите коллектор, если он предусмотрен проектом, и насос. Регулировочно-измерительное оборудование монтируется возле котла.

К каждому будущему радиатору подводится магистраль, затем устанавливаются сами батареи. Радиаторы подвешиваются на специальные кронштейны таким образом, чтобы до пола оставалось 10-12 сантиметров, а от стен 2-5 см. Они снабжают приборные отверстия запорно-регулирующими устройствами на входе и выходе.

Процесс монтажа двухтрубной системы состоит из нескольких этапов. Первым из них является установка бойлера. К местам установки батарей сначала подводятся трубы и только потом монтируются сами радиаторы

После установки всех узлов системы нажимается. Этим должны заниматься профессионалы, потому что только они могут оформить соответствующий документ.

Подробно рассмотрены особенности устройства двухтрубной системы отопления, в статье представлены различные схемы и дан их анализ.

Выводы и полезное видео по теме

В данном видео показан пример подробного гидравлического расчета 2-х трубной системы отопления закрытого типа для 2-х этажного дома в программе VALTEC. PRG:

Здесь подробно описано устройство однотрубной системы отопления:

Установить закрытый вариант системы отопления можно самостоятельно, но без консультации специалиста не обойтись. Залог успеха – правильно выполненный проект и качественные материалы.

Есть вопросы по особенностям внутреннего контура отопления? Есть ли информация по теме, которая интересна посетителям сайта и нам? Пожалуйста, пишите комментарии в блоке ниже.

Тепловой цикл с замкнутым контуром | Нагреватели и регуляторы температуры

В системе контроля температуры с замкнутым контуром существует постоянная обратная связь от нагревателя (или его части), через которую затем поочередно через  для поддержания заданного значения. Это иногда также называют контролем обратной связи. В открытой системе такой автоматической обратной связи нет. Никакая обратная связь не требует постоянного внимания со стороны оператора, иначе результат может оказаться не нужным. (например, сжигание пищи). Регулятор температуры с замкнутым контуром состоит из (4) основных компонентов: Нагревательный элемент Датчик температуры Регулятор температуры Устройство переключения питания   Датчик температуры передает эту информацию в систему контроля температуры, которая затем «запрашивает» увеличение или уменьшение мощности, подаваемой на нагреватель. Правильное соответствие характеристик всех четырех компонентов важно и помогает сэкономить затраты на электроэнергию. Каждый из этих элементов имеет множество конфигураций: Нагреватели Существует много-много разных типов обогревателей. Общая классификация может быть: Технологические нагреватели (ленточный нагреватель, патронный нагреватель, циркуляционный нагреватель, погружной нагреватель, ленточный нагреватель, трубчатый нагреватель, литой нагреватель) Нагреватели воздуха (трубчатый нагреватель, ленточный нагреватель, инструменты горячего воздуха, канальный нагреватель, элементы с открытым змеевиком, кварцевый нагреватель, керамический нагреватель) Излучающие обогреватели (керамический обогреватель, плоский обогреватель, кварцевые лампы, лампы T3, галогенные лампы, трубчатый обогреватель с металлической оболочкой) Гибкие нагреватели (нагреватель из силиконовой резины, нагреватель с печатной схемой, толстопленочный нагреватель, барабанный нагреватель, нагреватель из каптона, нагревательный кабель, нагревательные ленты) Датчики температуры Датчик температуры можно разделить на две группы: Контактные датчики температуры, такие как термопары, RTD и термисторы. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт