Затворена система за отопление: схеми и особености на монтажа на система от затворен тип

Основната особеност, по която затворената отоплителна система се различава от отворената, е нейната изолираност от въздействието на околната среда. В такава схема се включва циркулационна помпа, стимулираща движението на топлоносителя. Схемата е лишена от много недостатъци, присъщи на отворения отоплителен кръг.

Всичко за плюсовете и минусите на затворените отоплителни схеми ще научите, като прочетете предложената от нас статия. В нея подробно са разгледани вариантите на устройството, спецификата на сглобяване и работа на системите от затворен тип. За самостоятелните майстори е приведен пример за хидравлично изчисление.

Представената за запознаване информация се основава на строителните нормативи. За оптимизиране на възприемането на непростата тема текстът е допълнен с полезни схеми, подборки от снимки и видео-ръководства.

Принцип на работа на затворена система

Температурните разширения в затворената система се компенсират чрез прилагане на мембранен разширителен съд, напълван с вода по време на нагряване. При охлаждане водата от съда отново отива в системата, поддържайки по този начин постоянно налягане в кръга.

Налягането, създадено в затворения отоплителен кръг още при монтажа, се предава на цялата система. Циркулацията на топлоносителя се осъществява принудително, поради което тази система е енергозависима. Без циркулационна помпа няма да има движение на нагрята вода по тръбите към уредите и обратно към генератора на топлина.

Основни елементи на затворения контур:

• котел;
• въздухоизпускателен клапан;
• термостатичен клапан;
• радиатори;
• тръби;
• разширителен съд, не контактуващ с атмосферата;
• балансиращ клапан;
• сферичен вентил;
• помпа, филтър;
• предпазен клапан;
• манометър;
• фитинги, крепежни елементи.

Ако електрозахранването на дома е непрекъснато, тогава затворената система работи ефективно. Често конструкцията се допълва с «топли подове», които повишават нейната икономичност и топлоотдаване.

Такова разположение позволява да не се придържаме към определен диаметър на тръбопровода, да се намалят разходите за закупуване на материали и да не се разполага тръбопроводът под наклон, което опростява монтажа. Към помпата трябва да постъпва течност с ниска температура, в противен случай нейната експлоатация е невъзможна.

Отоплителният контур от затворен тип включва част от детайлите, които се използват и в други типове системи

Този вариант има и един негативен нюанс — докато при постоянен наклон отоплението работи дори и при липса на електрозахранване, то при строго хоризонтално положение на тръбопровода затворената система не работи. Този недостатък се компенсира от високия КПД и редица положителни моменти в сравнение с други видове отоплителни системи.

Монтажът се осъществява относително лесно и е възможен в помещение с всякаква площ. Не е необходимо да се изолира тръбопроводът, загряването става много бързо, ако в контура има термостат, тогава температурният режим може да се задава. Ако системата е изградена правилно, тогава няма загуби на топлоносител, а следователно и причини за попълването му.

Несъмнен плюс на отоплителната система от затворен тип е, че разликата в температурите на подаването и връщането позволява да се увеличи експлоатационният срок на котела. Тръбопроводът в затворен контур е по-малко податлив на корозия. Има възможност да се напомпа в контура антифриз вместо вода, когато отоплението трябва да се изключва през зимата за дълъг период от време.

Най-често прилаганите системи от затворен тип са водни, въпреки че функцията на топлоносител могат да изпълняват и незамръзващи течности, пара, газове, притежаващи необходимите характеристики

Защита на системата от въздух

Теоретично в затворена отоплителна система не трябва да постъпва въздух, но на практика той там все пак присъства. Натрупването му се наблюдава, когато тръбите и радиаторите се пълнят с вода. Втора причина може да бъде загубата на херметичност на съединенията.

В резултат на появата на въздушни тапи топлопреминаването на системата се намалява. За справяне с това явление в системата се включват специални клапани и кранове за изпускане на въздух.

Ако в системата не се натрупва въздух, поплавъкът на въздухоизпускателя блокира изпускателния клапан. Когато в поплавъчната камера се натрупа въздушна тапа, поплавъкът престава да задържа изпускателния клапан, благодарение на което въздухът излиза извън устройството.

За да се сведе до минимум вероятността от поява на въздушни тапи, е необходимо да се спазват определени правила при пълнене на затворената система:

1. Подавайте вода от долната точка към горната. За целта тръбите трябва да се положат така, че водата и отделящият се въздух да се движат в една посока.
2. Оставете крановете за отвеждане на въздух в отворено положение и крановете за изпускане на вода в затворено положение. По този начин, при постепенното покачване на топлоносителя, въздухът ще излиза през незатворените въздухоизпускатели.
3. Затворете въздухоизпускателния кран, веднага щом през него започне да тече вода. Процесът продължавайте плавно до пълното запълване на контура с топлоносител.
4. Стартирайте помпата.

Ако в отоплителния контур има алуминиеви радиатори, то на всеки от тях въздухоизпускателите са задължително необходими. Алуминият, контактувайки с топлоносителя, предизвиква химична реакция, придружена с отделяне на кислород. При частично биметалните радиатори проблемът е същият, но се образува значително по-малко въздух.

Автоматичният въздухоизпускател се монтира в най-горната точка. Това изискване се обяснява с факта, че въздушните мехурчета в течните вещества винаги се устремяват нагоре по тръбата, където ги събира устройството за отвеждане на въздух.

При 100% биметалните радиатори топлоносителят не контактува с алуминий, но професионалистите настояват за наличието на въздухоизпускател и в този случай. Специфичната конструкция на панелните радиатори от стомана още в процеса на производство се комплектова с клапани за изпускане на въздух.

При старите чугунени радиатори въздухът се отстранява с помощта на сферичен кран, други приспособления тук са малкоефективни.

Критичните точки в отоплителния контур са огъванията на тръбите и горните точки на системата, поради което приспособленията за отвеждане на въздух се монтират на тези места. В затворения контур се прилагат кранове на Маевски или автоматични поплавъчни клапани, позволяващи да се осъществи въздухоотвеждане без участието на човек.

В корпуса на този уред има полипропиленов поплавък, свързан чрез лост с вентила. Докато поплавъчната камера се пълни с въздух, поплавъкът се спуска, а когато достигне долното положение, отваря клапан, през който въздухът излиза.

В освободения от газ обем постъпва вода, поплавъкът се устремява нагоре и затваря вентила. За да не попада отпадък вътре в последния, той се покрива със защитна капачка.

Корпусът както на ръчния, така и на автоматичния въздухоотвод е изработен от качествен материал, неподдаващ се на корозия. За да се отстрани въздушната тапа, конусът се завърта обратно на часовниковата стрелка, изпуска се въздух, докато спре съскането.

Има модификации, при които този процес протича по различен начин, но принципът е същият: поплавъкът в долно положение — изпускане на газ; поплавъкът е вдигнат — клапанът е затворен, въздухът се натрупва. Цикълът се повтаря автоматично и не изисква присъствие на човек.

Хидравлично изчисление за затворена система

За да не сгрешите при избора на тръби по диаметър и мощност на помпата, е необходимо хидравлично изчисление на системата.

Ефективната работа на цялата система е невъзможна без отчитане на основните 4 момента:

1. Определяне на количеството топлоносител, което трябва да се подаде на отоплителните уреди, за да се осигури зададения топлинен баланс в къщата независимо от външната температура.
2. Максимално намаляване на експлоатационните разходи.
3. Минимизиране на финансовите вложения, зависещи от избрания диаметър на тръбопровода.
4. Стабилна и безшумна работа на системата.

Да реши тези задачи ще помогне хидравличното изчисление, което позволява да се изберат оптимални диаметри на тръбите, като се вземат предвид икономически оправданите скорости на потока на топлоносителя, да се определят хидравличните загуби на налягане в отделните участъци, да се съгласуват и балансират клоновете на системата. Това е сложен и трудоемък, но необходим етап на проектиране.

Правила за изчисляване на разхода на топлоносител

Изчисленията са възможни при наличие на топлотехническо изчисление и след подбор на радиатори по мощност. Топлотехническото изчисление трябва да съдържа обосновани данни за обемите топлинна енергия, натоварванията, топлинните загуби. Ако тези данни липсват, тогава по площ на помещението се приема мощността на радиатора, но резултатите от изчисленията ще бъдат по-малко точни.

Триизмерната схема е удобна за работа. На всички елементи в нея се присвояват обозначения, които включват маркировка и пореден номер.

Започва се със схемата. По-добре е да се изпълни в аксонометрична проекция и да се нанесат всички известни параметри. Разходът на топлоносител се определя по формулата:

G =860q/∆t кг/ч,

където q — мощност на радиатора в kW, ∆t — разлика в температурите между обратната и захранващата линия. След определяне на тази стойност, по таблиците на Шевелеви се определя напречното сечение на тръбите.

За да използвате тези таблици, резултатът от изчисленията трябва да се превърне в литри в секунда по формулата: GV = G /3600ρ. Тук GV означава дебита на топлоносителя в л/сек, ρ — плътността на водата, равна на 0.983 кг/л при температура 60 градуса С. От таблиците може просто да се избере сечението на тръбата, без да се извършва пълно изчисление.

Таблиците на Шевелев значително опростяват изчислението. Тук са дадени стойностите на диаметрите на пластмасови и стоманени тръби, които могат да се определят, като се знае скоростта на движение на топлоносителя и неговият дебит.

Последователността на изчислението е по-лесно да се разбере чрез пример на проста схема, включваща котел и 10 радиатора. Схемата трябва да се раздели на участъци, където сечението на тръбите и дебитът на топлоносителя са постоянни величини.

Първият участък е линията, която отива от котела до първия радиатор. Вторият е отсечката между първия и втория радиатор. Третият и следващите участъци се отделят по аналогичен начин.

Температурата от първия до последния уред постепенно намалява. Ако на първия участък топлинната енергия е равна на 10 кВт, то при преминаване през първия радиатор топлоносителят му отдава определено количество топлина и отдадената топлина намалява с 1 кВт и т.н.

Дебитът на топлоносителя може да се изчисли по формулата:

Q=(3.6хQуч)/(сх(tr-to))

Тук Qуч е топлинният товар на участъка, с е специфичната топлинна способност на водата, имаща постоянна стойност — 4,2 кДж/кг х с., tr е температурата на горещия топлоносител на входа, to е температурата на охладения топлоносител на изхода.

Оптималната скорост на движение на горещия топлоносител по тръбопровода е от 0,2 до 0,7 м/с. При по-ниска стойност в системата ще се появят въздушни тапи. На този параметър влияят материалът на изделието и грапавината вътре в тръбата.

Както в отворения, така и в затворения отоплителен кръг се използват тръби от черна и неръждаема стомана, мед, полипропилен, полиетилен от различни модификации, полибутилен и др.

При скорост на топлоносителя в препоръчителните граници, 0,2-0,7 м/с, в полимерния тръбопровод ще се наблюдават загуби на налягане от 45 до 280 Па/м, а в стоманените тръби — от 48 до 480 Па/м.

Вътрешният диаметър на тръбите на участъка (dвн) се определя въз основа на големината на топлинния поток и разликата в температурите на входа и изхода (∆tco=20 градуса С за 2-тръбна отоплителна схема) или на дебита на топлоносителя. За целта има специална таблица:

По тази таблица, като се знае разликата в температурите между входа и изхода, както и скоростта на потока, лесно може да се определи вътрешният диаметър на тръбата

За да се избере контур, трябва да се разгледат едно- и двутръбните схеми отделно. В първия случай се изчислява щрангът с най-голямо количество оборудване, а във втория — натовареният контур. Дължината на участъка се взема от плана, изпълнен в мащаб.

Извършването на точното хидравлично изчисление е по силите само на специалист от съответния профил. Съществуват специални програми, които позволяват да се извършат всички изчисления, отнасящи се до топлинните и хидравличните характеристики, които могат да се използват при проектирането на отоплителната система за Вашия дом.

Избор на циркулационна помпа

Целта на изчислението е да се получи стойността на налягането, което помпата трябва да развие, за да прокарва водата през системата. За това се използва формулата:

P = Rl + Z

В която:

• P са загубите на налягане в тръбопровода в Pa;
• R е специфичното съпротивление на триене в Pa/m;
• l е дължината на тръбата в изчислителния участък в m;
• Z са загубите на налягане в «тесните» участъци в Pa.

Тези изчисления се опростяват от същите таблици на Шевелев, от които може да се намери стойността на съпротивлението на триене, само че 1000i ще трябва да се преизчисли според конкретната дължина на тръбата. Така, ако вътрешният диаметър на тръбата е 15 mm, дължината на участъка е 5 m, а 1000i = 28,8, тогава Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Bar. След като се намерят стойностите на Rl за всеки участък, те се сумират.

Стойността на загубата на налягане Z както за котела, така и за радиаторите е в паспорта. За други съпротивления специалистите съветват да се вземат 20% от Rl с последващо сумиране на резултатите по отделните участъци и умножение по коефициент 1,3. В резултат ще се получи исканият напор на помпата. За едно- и двутръбните системи изчислението е еднакво.

Помпата се инсталира така, че нейният вал да заема хоризонтална позиция, в противен случай не може да се избегне образуването на въздушни шлюзове. Монтира се на американки, за да може, ако е необходимо, лесно да се свали.

В случай, когато помпата се избира по вече съществуващ котел, тогава се прилага формулата: Q=N/(t2-t1), където N е мощността на отоплителния агрегат в W, t2 и t1 са температурите на топлоносителя при изхода от котела и на връщането съответно.

Как да изчислим разширителен съд?

Изчислението се свежда до определянето на величината, с която ще се увеличи обемът на топлоносителя в процеса на неговото нагряване от средната стайна температура + 20 градуса C до работната — от 50 до 80 градуса. Тези изчисления не са прости, но съществува друг път за решаване на задачата: професионалистите съветват да се избере съд с обем, равен на 1/10 от общото количество течност в системата.

Разширителният съд е много важен елемент на системата. Излишъците на топлоносителя, приемани от него в момента на разширението на последния, спасяват магистралата и крановете от разкъсване.

Тези данни могат да се научат от паспортите на оборудването, където са посочени вместимостта на водната риза на котела и на 1 секция на радиатора. След това се изчислява площта на напречното сечение на тръбите с различни диаметри и се умножава по съответната дължина.

Резултатите се сумират, добавят се към тях данните от паспортите и от крайния резултат се вземат 10%. Ако цялата система побира 200 l топлоносител, тогава е необходим разширителен съд с обем 20 l.

Критерии за избор на съд

Произвеждат разширителни съдове от стомана. Вътре се намира мембрана, която разделя вместимостта на 2 отделения. Първото е запълнено с газ, а второто — с топлоносител. Когато температурата се повиши и водата се устреми от системата в съда, то под нейния натиск газът се свива. Топлоносителят не може да заеме целия обем поради наличието на газ в съда.

Вместимостта на разширителните съдове бива различна. Този параметър се избира така, че когато налягането в системата достигне своя пик, водата да не се покачи над определеното ниво. Като защита на съда от преливане в конструкцията е включен предпазен клапан. Нормалното запълване на съда е от 60 до 30%.

Оптималното решение е да се извърши монтаж на разширителен съд на място, където в системата има най-малко извивки. Най-доброто място за него е прав участък пред помпата.

Избор на оптимална схема

При изграждане на отопление в частен дом се използват схеми от два вида: едно- и дву-тръбна. Ако ги сравним, последната е по-ефективна. Основната им разлика е в начините на свързване на радиаторите към тръбопроводите. В дву-тръбната система задължителен елемент на отоплителната схема е индивидуален щранг, по който охладеният топлоносител се връща в котела.

Монтажът на еднотръбна система е по-прост и по-малко скъп от финансова гледна точка. Затвореният контур на тази система обединява в себе си както подаващия, така и обратния тръбопровод.

Еднотръбна отоплителна система

В едно- и двуетажни къщи с малка площ добре се е доказала схемата на еднотръбен отоплителен кръг от затворен тип, представляваща разводка на 1 тръба и ред радиатори, свързани към нея последователно.

Тя понякога в народа се нарича «ленинградка». Топлоносителят, отдавайки топлина на радиатора, се връща в подаващата тръба, а след това преминава през следващата батерия. Последните по ред радиатори получават по-малко топлина.

При монтажа на еднотръбна система могат да се направят 2 варианта на движение на топлоносителя — съпътстващ и задънен. В първия случай системата може да се балансира, а във втория – не.

Предимство на такава схема е икономичният монтаж — материал и време се изразходват по-малко, отколкото за 2-тръбна система. В случай на повреда на един радиатор, останалите ще работят в нормален режим при използване на байпас.

Възможностите на еднотръбната схема са ограничени — не може да се стартира поетапно, радиаторите се нагряват неравномерно, затова към последния във веригата трябва да се добавят секции. За да не изстива топлоносителят толкова бързо, се налага да се увеличи диаметърът на тръбите. Препоръчва се да се свързват не повече от 5 радиатора за всеки етаж.

Известни са 2 типа система: хоризонтална и вертикална. В едноетажна сграда хоризонталният вид отоплителна система се полага както над, така и под пода. Препоръчва се батериите да се монтират на едно ниво, а хоризонталният подаващ тръбопровод с лек наклон по посока на движението на топлоносителя.

При вертикално разпределение водата от котела се издига нагоре по централния щранг, постъпва в тръбопровода, разпределя се по отделните щрангове, а от тях — по радиаторите. Охлаждайки се, течността по същия щранг се спуска надолу, като преминава през всички уреди, озовава се в обратния тръбопровод, а от него помпата я прехвърля обратно в котела.

Еднотръбната вертикална система включва главен стояк и още няколко отделни, разширителен съд, захранващ тръбопровод, радиатори, въздухоотводчик, обратен тръбопровод, помпа. По-често се използва система с изместени участъци, където за регулиране на нагряването на радиаторите се използват трипътни кранове.

След като изберете затворен тип отоплителна система, монтажът се извършва в следната последователност:

1. Инсталира се котелът. Най-често за него се отделя място на сутеренния или първия етаж на къщата.
2. Тръбите се свързват към входните и изходните тръбопроводи на котела и се прокарват по периметъра на всички помещения. Съединенията се избират в зависимост от материала на главните тръби.
3. Монтира се разширителният съд, като се поставя в най-високата точка. Едновременно с това се монтира групата за безопасност, като се свързва към главната линия чрез тройник. Извършва се фиксиране на вертикалния главен стояк и се свързва към съда.
4. Извършва се монтаж на радиаторите с инсталиране на кранове на Маевски. Най-добрият вариант: байпас и 2 спирателни вентила — един на входа, друг на изхода.
5. Извършва се инсталиране на помпата в участъка, където охладеният топлоносител постъпва в котела, като предварително се монтира филтър преди мястото на монтажа ѝ. Роторът се разполага строго хоризонтално.

Някои майстори инсталират помпа с байпас, за да не се налага да източват водата от системата при ремонт или подмяна на оборудването.

След монтажа на всички елементи се отваря вентилът, запълва се главната линия с топлоносител и се отстранява въздухът. Проверява се дали въздухът е напълно отстранен чрез развиване на винта на капака на корпуса на помпата. Ако от под него изтече течност, това означава, че оборудването може да се пусне, след като предварително се затегне централният винт.

С доказаните на практика схеми на еднотръбни отоплителни системи и вариантите на устройство можете да се запознаете в друга статия на нашия сайт.

Двутръбна отоплителна система

Както и при еднотръбната система, съществува хоризонтално и вертикално разпределение, но тук има както захранващ, така и обратен тръбопровод. Всички радиатори се нагряват еднакво. Единият тип се различава от другия по това, че в първия случай има един общ стояк и всички отоплителни уреди са свързани към него.

Двутръбните схеми най-често се срещат в многоетажното строителство, когато се изисква един котел ефективно да отопли цялата сграда.

Вертикалната схема предвижда свързване на радиаторите към вертикално разположен стояк. Нейното предимство е, че в многоетажна сграда всеки етаж се свързва индивидуално към стояка.

Характерното за двутръбната схема е наличието на тръби, включени към всеки радиатор: една подаваща и една връщаща. За свързване на отоплителните уреди има 2 схеми. Едната от тях е колекторна, когато от колекторите до радиатора достигат 2 тръби.

Схемата се отличава със сложен монтаж, голям разход на материал, но във всяко помещение може да се регулира температурата.

Втората – паралелна схема е по-проста. Стояците са разположени по периметъра на къщата, към тях са свързани радиатори. По целия етаж преминава хоризонтален тръбопровод и стояците са свързани с него.

Съставните елементи на такава система са:

• котел;
• предпазен клапан;
• манометър;
• автоматичен обезвъздушител;
• термостатичен клапан;
• радиатори;
• помпа;
• филтър;
• балансиращ уред;
• разширителен съд;
• вентил;

Преди да се пристъпи към монтажа, трябва да се реши въпросът с вида на енергоносителя. След това се инсталира котелът в отделно котелно помещение или в мазето. Важно е да има добра вентилация. Инсталират се колекторът, ако е предвиден в проекта, и помпата. До котела се монтират регулиращо и измервателно оборудване.

Към всеки бъдещ радиатор се подвежда магистрала, след което се инсталират самите радиатори. Отоплителните уреди се окачват на специални скоби по такъв начин, че да останат 10–12 см до пода и 2–5 см от стените. Отворите на уредите на входа и изхода се снабдяват със спирателни и регулиращи устройства.

Процесът на монтаж на двутръбна система се състои от няколко етапа. Първият от тях е инсталиране на котела. Към местата за инсталиране на батериите първо се прокарват тръбите и едва след това се монтират самите радиатори.

След монтажа на всички възли на системата, тя се опресова. С това трябва да се занимават професионалисти, защото само те могат да издадат съответния документ.

Подробно особеностите на устройството на двутръбната отоплителна система са описани тук, в статията са представени различни схеми и е даден техният анализ.

Изводи и полезно видео по темата

В този видео материал е представен пример за подробен хидравличен разчет на двутръбна отоплителна система от затворен тип за двуетажна къща в програма VALTEC.PRG:

Тук е разказано подробно за устройството на еднотръбна отоплителна система:

Можете да извършите монтажа на затворения вариант на отоплителната система самостоятелно, но без консултации със специалисти не може. Гаранцията за успех е правилно изпълнен проект и качествени материали.

Имате ли въпроси относно спецификата на устройството на затворен отоплителен кръг? Имате ли сведения по темата, интересни за посетителите на сайта и за нас? Пишете, моля, коментари в разположения по-долу блок.