Закрытая система водяного отопления. Система отопления закрытого типа в частном доме своими руками. Достоинства и недостатки закрытой системы отопления

Водяное отопление в индивидуальном жилом доме состоит из котла и радиаторов, соединенных трубами. Вода нагревается в котле, по трубам перемещается в радиаторы, в радиаторах отдает тепло и снова поступает в котел.

Центральное отопление устроено, как и автономное. Разница в том, что центральная котельная или ТЭЦ отапливает много домов.

Термины «закрытая система» и «открытая система» применяются для характеристики автономного отопления и центрального отопления, но отличаются по смыслу:

• В автономных отопительных системах открытыми называют системы, которые через расширительный сосуд, сообщается с атмосферой. Системы, у которых сообщения с атмосферой нет, называют закрытыми.
• В домах, с центральным отоплением, открытой называют систему, где горячая вода к кранам поступает непосредственно из отопительной системы. А закрытой, когда поступившая в дом горячая вода нагревает в теплообменнике водопроводную воду.

Автономные системы отопления

Вода, которой заполнены котел, трубы и радиаторы, при нагревании расширяется. Давление внутри резко повышается. Если не предусмотреть возможность удаления добавочного объема воды, то произойдет разрыв системы. Компенсация изменений объемов воды при изменении температуры происходит в расширительных сосудах. С ростом температуры, избыток воды, перемещается в расширительный сосуд. С уменьшением температуры система дополняется водой из расширительного сосуда.

• Открытая система постоянно соединена с атмосферой через открытый расширительный сосуд. Сосуд выполняется в виде прямоугольного или круглого бака. Форма значения не имеет. Важно чтобы он имел достаточную емкость, чтобы вместить дополнительный объем воды, образующийся от температурного расширения циркуляционной воды. Расширительный сосуд размещается в самой высокой части системы отопления. С системой отопления сосуд соединен трубой, которую называют стояк. Стояк присоединяется в нижней части бака – к днищу или боковой стенке. В верхней части расширительного бака присоединяется сливная труба. Она выводится в канализацию или на улицу за пределы здания. Сливная труба нужна на случай переполнения бака. Она же и обеспечивает постоянное соединение бака и системы отопления с атмосферой. Если система заполняется водой вручную ведрами, бак дополнительно оборудуется крышкой или люком. Если емкость бака выбрана правильно, то уровень воды в баке проверяется перед включением отопления. Давление воды в «открытой системе» равно атмосферному давлению, и не меняется при изменении температуры воды, которая циркулирует в системе. Устройство безопасности от повышения давления не требуется.
• Закрытая система изолирована от атмосферы. Расширительный сосуд герметичный. Форма сосуда выбрана так, чтобы он выдерживал наибольшее давление при минимальной толщине стенок. Внутри сосуда находится резиновая мембрана, которая разделяет его на две части. Одна часть заполнена воздухом, другая часть присоединяется к системе отопления. Расширительный сосуд может быть установлен в любой точке системы. При увеличении температуры воды избыток поступает в расширительный сосуд. Воздух или газ в другой половине мембраны сжимается. При снижении температуры, давление в системе уменьшается, вода из расширительного сосуда под действием сжатого воздуха вытесняется из расширительного сосуда в систему. В закрытой системе давление выше, чем в открытой системе и постоянно меняется в зависимости от температуры циркулирующей воды. Кроме того закрытая система обязательно оборудуется предохранительным клапаном на случай опасного повышения давления и устройством для выпуска воздуха.

Централизованное теплоснабжение

Вода при центральном отоплении нагревается в центральной котельной или ТЭЦ. Здесь же и происходит компенсация расширения воды с изменением температуры. Далее горячая вода нагнетается циркуляционным насосом в тепловую сеть. Дома подключаются к тепловой сети двумя трубопроводами – прямым и обратным. Войдя в дом по прямому трубопроводу, вода разделяется по двум направлениям – на отопление и на горячее водоснабжение.

• Открытая система . Вода идет непосредственно к кранам горячей воды, и сбрасывается в канализацию после использования. «Открытая система» проще закрытой, но в центральных котельных и ТЭЦ приходится выполнять дополнительную обработку воды – очистку и удаление воздуха. Для жильцов эта вода стоит дороже водопроводной, а качество ее ниже.
• Закрытая система. Вода проходит через бойлер, отдавая тепло на нагрев водопроводной воды, соединяется с обратной водой отопления и возвращается в тепловую сеть. Нагретая водопроводная вода поступает в краны горячей воды. Закрытая система из-за применения теплообменников сложнее открытой, но зато водопроводная вода не подвергается дополнительной обработке, а только нагревается.

В последние несколько лет все более популярной становится закрытая система отопления. Отопительное оборудование становится все более дорогим, и хочется, чтобы оно служило дольше. В системах закрытого типа практически исключена возможность попадания внутрь свободного кислорода, что продлевает срок эксплуатации оборудования.

Закрытая система теплоснабжения — что это такое

Как известно, в любой системе отопления частного дома есть расширительный бак. Это емкость в которой содержится некоторый отъем теплоносителя. Этот бак необходим для компенсации теплового расширения при различных режимах работы. По конструкции расширительные бачки бывают открытого и закрытого типа, соответственно и системы отопления называются открытыми и закрытыми.

В последние годы становится все более популярной именно закрытая схема отопления. Во-первых, она автоматизированная и работает без участия человека длительное время. Во-вторых, в ней можно использовать теплоноситель любого типа, включая антифризы (из открытых бачков он испаряется). В-третьих, давление поддерживается постоянное, что позволяет использовать в частном доме любую бытовую технику. Есть еще несколько плюсов, которые относятся к разводке и эксплуатации:

• Нет непосредственного контакта теплоносителя с воздухом, следовательно, нет (или почти нет) несвязного кислорода, который является мощным окислителем. Значит элементы отопления не будут окисляться, что увеличит срок их службы.
• Расширительный бачок закрытого типа ставится в любом месте, обычно недалеко от котла (настенные газовые котлы идут сразу с расширительными бачками). Бак открытого типа должен стоять на чердаке, а это — дополнительные трубы, а также меры по утеплению, чтобы тепло не «утекало» через кровлю.
• В системе закрытого типа стоят автоматические воздухоотводчики, так что завоздушивания не бывает.

В общем закрытая система отопления считается более удобной. Самый главный ее недостаток — энергозависимость. Движение теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом (принудительная циркуляция), а он без электричества не работает. Естественную циркуляцию в закрытых системах организовать можно, но это сложно — требуется регулирование потока при помощи толщины труб. Это довольно сложный расчет, потому часто считают, что закрытая система отопления работает только с насосом.

Для уменьшения энергозависимости н повышения надежности отопления, ставят блоки бесперебойного питания с аккумуляторами и/или небольшие генераторы, которые обеспечат аварийное электроснабжение.

Составляющие и их назначение

В общем закрытая система отопления состоит из определенного набора элементов:

• Котел с группой безопасности. Тут есть два варианта. Первый — группа безопасности встроена в котел (газовые настенные котлы, пеллетные и некоторые газогенераторные на твердом топливе). Второй — в котле группы безопасности нет, тогда ее устанавливают на выходе в подающем трубопроводе.
• Трубы, радиаторы, конвекторы.
• Циркуляционный насос. Обеспечивает движение теплоносителя. Ставится в основном на обратном трубопроводе (тут ниже температуры и меньше возможностей перегрева).
• Расширительный бачок. Компенсирует изменения объема теплоносителя, поддерживая стабильное давление.

Теперь подробнее о каждом элементе.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Группа безопасности

Ставится группа безопасности на подающий трубопровод на выходе из котла. Она должна контролировать его работу и параметры системы. Состоит из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана.

Манометр дает возможность контролировать давление в системе. По рекомендациям оно должно находится в пределах 1,5-3 Бар (в одноэтажных домах это 1,5-2 Бар, в двухэтажных — до 3 Бар). При отклонении от данных параметров надо принимать соответствующие меры. Если давление упало ниже нормы, надо проверить нет ли где течи, а потом добавить некоторое количество теплоносителя в систему. При повышенном давлении все несколько сложнее: необходимо проверить в каком режиме работает котел, не перегрел ли он теплоноситель. Также проверяется работа циркуляционного насоса, корректность работы манометра и предохранительного клапана. Именно он должен сбрасывать излишек теплоносителя при превышении порогового значения по давлению. К свободному патрубку предохранительного клапана подсоединяют трубу/шланг, которую выводят в канализацию или дренажную систему. Тут лучше делать так, чтобы была возможность контролировать срабатывает ли клапан — при частом сбросе воды надо искать причины и устранять их.

Третий элемент группы — автоматический воздухоотводчик. Через него выводится воздух, попавший в систему. Очень удобное устройство, которое позволяет избавиться от проблемы воздушных пробок в системе.

Группы безопасности продаются в собранном виде (на фото выше), а можно купить все устройства отдельно и подключить их при помощи тех же труб, которыми делали разводку системы.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Обратите внимание, что в некоторых котлах имеется расширительный бак. Если его объема достаточно, установка второго не требуется.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает работоспособность закрытой системы отопления. Его мощность зависит от многих факторов: материала и диаметра труб, количества и типа радиаторов, наличия запорной и терморегулирующей арматуры, протяженности труб, режима работы оборудования и т.д. Чтобы не вдаваться в тонкости расчета мощности, циркуляционный насос можно выбрать по таблице. Выбираете ближайшее большее значение по отапливаемой площади или планируемой тепловой мощности системы, в соответствующей строке в первых колонках находите требуемые характеристики.

Во второй колонке находим мощность (какой объем теплоносителя он способен прокачать за час), в третьей — напор (сопротивление системы), который он в состоянии преодолеть.

Выбирая циркуляционный насос в магазине, желательно не экономить. От его работоспособности зависит вся система. Потому, лучше не экономить и выбрать проверенного производителя. Если же решите покупать неизвестное оборудование, надо каким-то образом проверить его на уровень шумов. Этот показатель особенно критичен если отопительный узел устанавливается в жилом помещении.

Схема обвязки

Как уже говорили раньше, циркуляционные насосы ставятся в основном на обратном трубопроводе. Раньше это требование было обязательным, сегодня — это только пожелание. Материалы, которые используются при производстве выдерживают нагрев до 90°C, но все же лучше не рисковать.

В системах, которые могут работать и с естественной циркуляцией, при установке необходимо предусмотреть возможность снять или заменить насос без необходимости слива теплоносителя, а также для возможности работы без насоса. Для этого устанавливается байпас — обходной путь, по которому может протекать теплоноситель при необходимости. Схема установки циркуляционного насоса в таком случае на фото ниже.

В закрытых системах с принудительной циркуляцией байпас не нужен — без насоса она неработоспособна. Но вот два шаровых крана с обоих сторон и фильтр на входе нужны. Шаровые краны дают возможность, при необходимости, снять устройство для техобслуживания, ремонта или замены. Фильтр-грязевик предотвращает засорение. Иногда, как дополнительный элемент надежности, между фильтром и шаровым краном ставят еще обратный клапан, который предотвратит движение теплоносителя в обратном направлении.

Схема подключения (обвязки) циркуляционного насоса в систему отопления закрытого типа

Как заполнить систему отопления закрытого типа

В самой нижней точке системы, как правило, на обратном трубопроводе, для запитки/слива системы устанавливают дополнительный кран. В простейшем случае это тройник, установленный в трубопроводе, к которому через небольшой участок трубы присоединен шаровый кран.

В этом случае при сливе системы надо будет подставлять какую-либо емкость или подключать шланг. При заливе теплоносителя к шаровому крану подключается шланг ручного насоса. Это незамысловатое устройство можно взять на прокат в магазинах сантехники.

Есть второй вариант — когда теплоноситель это просто водопроводная вода. В этом случае водопровод подключается или к специальному входу котла (в настенных газовых котлах), или к аналогично установленному на обратке шаровому крану. Но в этом случае для слива системы необходима другая точка. В двухтрубной системе это может быть один из последних в ветке радиаторов, к нижнему свободному входу которого устанавливают шаровый кран слива. Другой вариант представлен на следующей схеме. Тут изображена однотрубная система отопления закрытого типа.

Схема закрытой однотрубной системы отопления с узлом запитки системы

Как организовать обогрев конкретного строения, хозяин решает сам. Если речь идет о частном жилом доме, то наиболее встречающийся вариант отопления – закрытая система с принудительной циркуляцией. По сравнению с открытой она обладает рядом существенных преимуществ, поэтому и имеет более широкое распространение независимо от габаритов строения, его предназначения, сложности конфигурации контура и параметров составных частей.

Что собой представляет закрытая система отопления с принудительной циркуляцией, какие имеет преимущества, в чем особенности такой схемы – на все эти вопросы можно найти ответы в данной статье.

Открытая система

Но прежде чем рассматривать ее специфику, следует разобраться с терминологией. Именно из-за незнания некоторых нюансов люди, не имеющие профессиональной подготовки, часто путаются в определениях. Дело в том, что не все понимают принципиальную разницу между закрытой системой (ЗС) отопления и открытой (ОС).

Принудительное перемещение теплоносителя (его циркуляция) может быть организовано и в той, и в другой. Чтобы в дальнейшем избежать подмены понятий, следует сразу же ответить на ряд вопросов.

В чем разница между ЗС и ОС? Любая жидкость при нагревании расширяется. Так как теплоносителем является вода (реже – антифриз или его аналоги), то необходимо как-то компенсировать повышение давления в трубах, иначе не избежать разгерметизации системы. Для этого в контур включается расширительный бачок. В ОС он открытого типа, и давление регулируется атмосферой.

Закрытая система отопления

В закрытой схеме он полностью герметичный, и за компенсацию расширения отвечает его внутренняя диафрагма (мембрана).

В чем смысл принудительной циркуляции? Перемещение жидкости происходит не за счет разности давлений на выходе и входе теплогенератора (как говорят, самотоком), а осуществляется насосом, который является одной из составных частей контура.

Сравнивая различные системы, можно увидеть, что у каждой есть и плюсы, и минусы, хотя у ЗС достоинств намного больше. Ее существенный недостаток лишь в одном – «привязка» к пром/напряжению. При его отключении насос и котел «встанут».

На заметку! При выборе именно такого варианта отопления необходимо заранее предусмотреть, как организовать альтернативное эл/снабжение. Поэтому в смету расходов следует сразу же включить затраты на приобретение автономного источника питания.

Состав схемы

Как видно из рисунка, основными ее частями являются:

• 1 – теплогенератор (котел любого типа);
• 6 – мембранный бак;

• радиаторы и система труб;
• 9 – водяной насос.

На заметку! Насос целесообразно устанавливать на входе в котел (в конце трассы). В этом случае он будет перекачивать уже охлажденный теплоноситель, а значит, срок эксплуатации изделия несколько повысится.

Дополнительные элементы – клапана, вентили, датчики (давления, температуры) и ряд других. Необходимость их установки определяется конструктивными особенностями котла и спецификой монтируемого контура (его схемой).

Принцип работы системы

Его несложно понять по рисунку. Направление движения теплоносителя показано стрелками.

С выхода котла вода, нагретая до требуемой температуры, по системе труб проходит через все установленные в контуре батареи, отдавая им тепловую энергию. Так как система замкнутая, то жидкость возвращается обратно. Эту циркуляцию и обеспечивает насос. В теплообменнике производится нагрев охлажденного теплоносителя, и он снова уходит в контур. Процесс этот непрерывный, а все параметры системы контролируются автоматикой котла. В принципе, ничего сложного.

Разновидности закрытой системы

Так как рассмотрение особенностей различных схем напрямую не относится к теме статьи, отметим лишь некоторые их основные отличия.

Однотрубная

Как видно из рисунка, все радиаторы включаются в схему последовательно (так называемая «ленинградка»). Недостаток в том, что последняя в цепочке батарея будет значительно холоднее первых. Поэтому такие контуры монтируются в сравнительно небольших постройках. Очевидный плюс – меньший расход материалов (в первую очередь, труб).

Двухтрубная

Такая схема позволяет производить более равномерный прогрев всех без исключения помещений. Но и затраты на ее монтаж несколько выше. Однако именно такое устройство отопительного контура считается наиболее приемлемым для частного дома, тем более, если в нем довольно много комнат и 2 – 3 этажа.

Есть и ряд других особенностей систем закрытого типа – по разводке труб (вертикальная, горизонтальная), установке мембранного бачка () и так далее. Но это уже отдельные темы, и кого интересует конкретный вариант, сможет ознакомиться самостоятельно на нашем сайте. Мы же подведем некоторый итог всему сказанному.

Какие возможности дает ЗСО

Использование в качестве теплоносителя не только воды, но и низкозамерзающих жидкостей. Это немаловажно в тех случаях, когда, например, котел задействован для обогрева не только жилого дома, но и иного (подсобного) строения, расположенного на приусадебном участке. Или для загородных построек, если хозяева в отъезде, а линия эл/снабжения обесточилась. Применение в качестве теплоносителя того же антифриза значительно снижает риск размораживания системы.

Подключение нескольких дополнительных контуров.

Большая протяженность труб. Главное – правильно подобрать мощности котла и насоса. А вот использование систем с естественной циркуляцией в домах с несколькими комнатами (этажами) менее эффективно.

В системах с принудительной циркуляцией можно монтировать трубы меньшего сечения, чем с естественной, а их себестоимость ниже.

Высокая скорость прогрева контура. В этом плане аналог с самотоком более инертен.

Герметичность мембранного бака резко снижает вероятность «завоздушнивания» системы.

Максимальная теплоотдача, обусловленная скоростью перемещения жидкости. Она за время нахождения в трубах не остывает до такой степени, как в системе с ЕЦ. Как следствие, на ее вторичный подогрев энергии тратится меньше.

Вот, пожалуй, и все, что необходимо знать в общих чертах о системе отопления замкнутого типа с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Уровень комфорта в доме определяется эффективной отопительной системой. Правильный подбор конструкции и расположения элементов обеспечивает работоспособность всей конфигурации. Раньше застройщики отдавали предпочтение открытой системе. Правда, ряд недостатков обусловил увеличение популярности закрытой системы отопления.

Принцип работы

Работа закрытой системы отопления основана на передаче нагретым теплоносителем при посредстве отопительных приборов тепловой энергии в помещения дома. Температура в них пропорционально зависит от степени нагрева теплоносителя и его объема.

Для того чтобы отопительная система могла работать, необходимо определенное давление в ней. Напор дает возможность воде циркулировать и повышает эффективность конструкции. При перемещении теплоноситель преодолевает сопротивление трения, поэтому величина его определяется диаметром и протяженностью труб, количеством фурнитуры и отводов.

Создать напор в системе отопления можно, используя силу гравитации. Это возможно при возникновении разницы плотностей нагретой и холодной жидкостей, протекающих на подающем и выходном трубопроводах. Нагретая вода обладает меньшей массой, поэтому она вытесняется более тяжелой охлажденной водой. Этот принцип действия применяется при устройстве схемы открытого типа.

Схема

В закрытой схеме искусственно создается давление за счет установки насоса. Такое устройство создает напор жидкости и обеспечивает круговое движение по контуру. Для увеличения срока службы насосного оборудования подключение производится в обратную магистраль, в которой температура ниже. Недостаток подобной системы заключается в зависимости ее работы от наличия электроэнергии. При этом конструкция обладает следующими достоинствами:

1. Имеется возможность отопления домов с большой площадью, так как нет ограничения на протяженность магистрали.
2. Используются новые схемы и современные виды отопления.
3. Повышается теплоотдача.
4. Отсутствуют потери на испарение теплоносителя.
5. Снижается диаметр труб, что дает экономию средств на их приобретении и установку.
6. Снижается разница температур, что облегчает условия работы отопительного оборудования и разгружает систему.
7. Уровень теплоотдачи регулируется индивидуально для каждого отопительного прибора.

Достоинства и недостатки

Закрытая система отопления обладает рядом преимуществ:

• Характеристики теплоносителя позволяют достичь высокой концентрации и теплоотдачи тепла.
• Доступная стоимость материалов и возможность их эффективно использовать.
• Создание и поддержание необходимого температурного режима.

К недостаткам подобных конструкций относят:

• Монтаж закрытой схемы сопряжен с определенными трудностями.
• Теплогенератор работает в постоянном режиме.

Если в холодное время года предполагается длительный перерыв в работе системы, то необходимо сливать теплоноситель. Этот недостаток ликвидируется при использовании незамерзающих жидкостей в качестве теплоносителя.

Особенности закрытой системы отопления

Закрытая отопительная система имеет ряд особенностей. Смонтировать ее можно, создав верхнюю или нижнюю разводку. Первая схема отличается тем, что теплоноситель перемещается на чердак, и вода распределяется по стоякам в отопительные приборы. При использовании второй схемы теплоноситель подается снизу из подвала, где располагается котельное оборудование. Он сразу направляется в подающий трубопровод, а от него – в радиаторы. Если в открытой схеме расширительный бачок размещается в точке, имеющей максимальную высоту, то в закрытой его можно скомпоновать в непосредственной близости с котлом или в любом другом удобном месте.

Монтаж системы может предусматривать одно- или двухтрубный способ подключения отопительных приборов к магистрали. Двухтрубное соединение характеризуется наличием стояка, отводящего остывший теплоноситель в котел. Для его реализации используют два метода:

Звезда. В этом случае трубопроводы, осуществляющие подачу и отвод воды, имеют разветвления, которые идут индивидуально к каждой батарее.

Шлейф. Подающая и обратная трубы подключаются последовательно к радиаторам.

Более проста в исполнении однотрубная схема, которая имеет следующие особенности:

• После отдачи тепла вода возвращается в стояк, который осуществляет подачу и передается в следующий отопительный прибор. В результате этого в нем происходит перемещение теплоносителя разной температуры. Это обстоятельство требует для достижения требуемого уровня температуры увеличение площади теплообмена.
• Применение ограничено конструкциями домов, которые имеют чердачное помещение.
• Отсутствует возможность поэтапного запуска.

При создании однотрубной системы используют:

• проточную схему, при которой происходит последовательное перемещение теплоносителя по радиаторам. В этом случае нельзя регулировать тепловой поток в помещении;
• схему с замыкающими участками. Она устроена так, что перед каждым радиатором устанавливается кран, при помощи которого осуществляют регулирование теплового потока.

В зависимости от способа установки подающего трубопровода, закрытая система бывает:

Вертикальная. Ее целесообразно использовать в многоэтажных домах. Подключение радиаторов всех этажей происходит к одному вертикально расположенному стояку.

Горизонтальная. Она используется в одноэтажных зданиях, когда все приборы расположены на одном уровне и подключены к горизонтально расположенной трубе. Такая конструкция существенно сокращает потребность в материалах, но при эксплуатации возможно возникновение воздушных пробок.

Движение теплоносителя может быть организовано по тупиковой схеме или с попутным движением теплоносителя. Первый вариант предусматривает несколько отопительных контуров, которые имеют различное число приборов и разную протяженность трубопровода. Второй вариант имеет одинаковую конструкцию контуров и постоянный уровень напора.

Элементы отопительной схемы

К конструктивным элементам закрытой отопительной системы относятся:

• отопительный котел;
• насосное оборудование;
• расширительный бачок;
• отопительные приборы.

Используются и детали, необходимые для соединения элементов конструкции, и вспомогательное оборудование.

Котельное оборудование обеспечивает нагрев теплоносителя до требуемой температуры. Чаще используется твердое или газообразное топливо, причем газ – наиболее дешевый и доступный.

Расширительный бачок влияет на безопасную эксплуатацию системы, так как он не допускает опасного давления в трубопроводе. Основная деталь – мембрана, к которой предъявляются следующие требования:

• способность работать при повышенных температурах;
• долговечность;
• соответствие санитарно-гигиеническим нормам.

Для увеличения срока эксплуатации бачка следует не допускать значительных перепадов давления, особенно при запуске.

Использование циркуляционного насоса, оснащенного электронной регулировкой работы, снижает расход электроэнергии на 40%. Такое оборудование обеспечивает пониженный уровень шума и имеет длительный срок эксплуатации. Главными показателями при выборе насоса являются: мощность, срок, на который распространяется заводская гарантия, и продолжительность периода, не требующего технического обслуживания. Объем контура влияет на выбор его мощности. Кроме этого, параметр зависит от характеристик конструктивных элементов системы, тип котельного оборудования, наличие автоматики.

Контур отопительной системы закрытого типа состоит из труб, материалом которых может быть: сталь, металлопластик, армированный полипропилен. Параметры, влияющие на выбор материала: возможность работать при высоких температурах и способность выдерживать определенное давление.

Стальные трубы прочны, так как способны эксплуатироваться при давлении до 10 атм при температуре более 100 градусов Цельсия. Однако трубы из стали склонны к коррозии, что снижает срок службы.

Армированные трубы из полипропилена способны работать при температуре теплоносителя до 95 градусов Цельсия. Для их монтажа необходим специальный паяльник.

С металлопластиком можно работать при температуре до 90 градусов Цельсия. Сборка проста, и для ее проведения не требуется сложных инструментов. Но при этом фитинги дорогие. В центральном отоплении такие трубы использовать не допускается.

Условия эксплуатации определяют выбор отопительных приборов. В многоквартирных домах температура воды достигает 120 градусов Цельсия, а давление – 10 атм. При этом уровень качества теплоносителя довольно невысокий. Такие условия работы обуславливают необходимость установки батарей из чугуна. В частном доме условия менее жесткие, поэтому возможна установка современных радиаторов с улучшенным дизайном.

Переоборудование открытой системы в закрытую

Редко встречается отопительная система закрытого типа, циркуляция теплоносителя которой происходит естественным путем: насосное оборудование исключено из этой схемы.

Такая конструкция обычно не входит в первоначальные планы. Она получается при самостоятельном переоборудовании открытой системы. Такая трансформация происходит при удалении обычного расширительного бачка и замене его на конструкцию, оснащенную мембраной.

Не исключается проектирование и монтаж подобной системы изначально. Однако при этом большинства преимуществ закрытой системы достичь не удается. Значительно усложняется расчет диаметров всех участков трубопровода, а при его укладке соблюдают определенный уклон, что становится причиной завоздушивания.

Единственное преимущество такого переоборудования отопительной системы заключается в автономности от снабжения электроэнергией.

Монтаж отопительной системы: пошаговая инструкция

В ходе составления проекта нужно выбрать котел и принять решение о способе создания циркуляции теплоносителя.

Отталкиваясь от параметров котельного оборудования, производят расчеты и выбирают материал и диаметр труб, определяются с типом отопительных приборов и фурнитурой. После чего составляется проект, в соответствии с которым будут вестись работы.

Монтируется котел на подготовленной заранее площадке.

Размечают места для размещения отопительных приборов и трассы магистрали.

Прокладывается трубопровод, который берет начало от котла, и ведет к радиаторам.

Выполняют монтаж всего оборудования.

Герметизируют и заполняют систему теплоносителем.

Осуществляют пробный запуск.

Открытая система отопления является самой простой и энергонезависимой системой с естественной циркуляцией. Основана такая система на законах термодинамики. На выходе из котла создаётся повышенное давление, далее горячая вода проходит по трубам в область с более низким давлением, при прохождении теряя температуру.

Далее охлаждённый теплоноситель возвращается обратно в отопительный котёл, где снова нагревается. Происходит естественная циркуляция теплоносителя. Система функционирует исключительно на воде, так как использование антифризов для отопления приводит к их быстрому испарению.

В открытой системе теплоснабжения обязательно наличие расширительного бака, так как нагретая вода расширяется. Расширительный бак служит для приёма излишков воды при расширении и возврата её в систему при остывании, а также для удаления воды при чрезмерном её объёме. Бак герметичен не полностью, поэтому вода испаряется, вследствие чего необходимо постоянно возобновлять её уровень. В открытой системе отопления не используется насос. Система достаточно проста. Состоит из труб, стального расширительного бачка, радиаторов и котла. Применяются дизельные, газовые котлы и котлы на твёрдом топливе , кроме электрических.

В открытой системе отопления вода циркулирует медленно. Поэтому трубы при эксплуатации должны разогреваться постепенно, чтобы избежать их повреждения и закипания теплоносителя. Это может привести к преждевременному износу оборудования. Если в зимний период отопление не используется, то вода из системы обязательно сливается, во избежание замерзания трубопровода.

Чтобы циркуляция теплоносителя осуществлялась на необходимом уровне, необходимо производить монтаж отопительного котла в более низком месте системы, а в самом высоком устанавливать расширительный бак, например, на чердаке. Зимой расширительный бак необходимо утеплить. При установке трубопровода в открытой системе отопления требуется использовать минимальное количество поворотов, фасонных и соединительных деталей.

В закрытой системе отопления все элементы системы герметичны, отсутствует испарение воды. Циркуляция осуществляется при помощи насоса. Так называемая система с принудительной циркуляцией теплоносителя включает в себя трубы, котёл, радиаторы, расширительный бак, циркуляционный насос .

В закрытой системе отопления при повышении температуры клапан расширительного бака открывается и забирает излишки теплоносителя. При понижении температуры теплоносителя циркуляционный насос закачивает его обратно в систему. В данной системе отопления поддерживается давление в заранее установленных пределах. Благодаря этому, осуществляется функция деаэрации теплоносителя.

Для стабильной работы системы закрытого отопления также используется расширительный бак из высокопрочного металла. Это закрытый бак, состоящий из двух половин, завальцованных друг к другу.

Внутри располагается мембрана (диафрагма) из высокопрочной жаростойкой резины. Также внутри имеется небольшой объём газа (может быть азот, который закачивается на заводе-производителе, или воздух, накапливающийся в системе по необходимости). Мембрана разделяет бак на части: одна часть - куда поступают излишки воды при нагреве системы отопления, в другой части находится азот или воздух, не вступающие в прямое соприкосновение с водой. Таким образом, теплоноситель при нагреве поступает в расширительный бак и проникает в мембрану. При остывании теплоносителя газ, находящийся за мембраной, начинает выталкивать его обратно в систему.

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

1. По месту размещения расширительного бака. В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
2. Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
3. В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы. Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
4. В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.
5. Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.

Преимущества открытой системы отопления

• простое обслуживание системы;
• отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
• равномерный прогрев отапливаемого помещения;
• быстрый пуск и остановка системы;
• независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
• высокая надёжность;
• не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

• возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
• воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
• возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
• медленный нагрев системы после включения;
• необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
• невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
• достаточна громоздка;
• низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

• простой монтаж ;
• нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
• возможность применения антифриза , не боясь размораживания системы отопления;
• путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
• из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
• самостоятельное регулирование давления;
• система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
• возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

• самый главный недостаток - зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения ;
• при работе насоса требуется электричество;
• для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор ;
• при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
• размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
• бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
• возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжней для него.

Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.