Закрытая система отопления

На сегодняшний день рынок сопровождает бурный рост цен, особенно это касается металла и любых изделий, с ним связанных. Отопительное оборудование тоже регулярно дорожает, и затрачивая немалые средства на его приобретение и установку, потребитель желает иметь надёжное оборудование с длительным сроком службы.

Любая система отопления основывается на связке — трубы-вода-расширительный бак. Последний отвечает за компенсацию изменений внутрирадиаторного пространства. Холодная вода характеризуется меньшим объёмом, тогда как нагреваясь, она увеличивается в объёме и нуждается в большем пространстве. Расширитель как раз и предоставляет воде необходимое пространство. Как и большинство систем обогрева, расширители могут быть открытыми и закрытыми.

Закрытая система отопления (ЗСО) отличается от открытой и пользуется всевозрастающим спросом, поскольку в состоянии длительное время находится в автономном режиме, к тому же она автоматизирована. Помимо вышеназванного, есть и другие отличия.

• Закрытая система будет эффективна на любых теплоносителях, вплоть до антифриза, что совершенно исключено в открытых аналогах, если роль теплоносителя выполняет антифриз, из-за летучести последнего.
• В закрытой системе выдерживается устойчивое давление с неизменными показателями, что делает возможным использовать любую бытовую технику.
• Теплоносители лишены взаимодействия с кислородом — природным окислителем, поэтому все внутренние узлы системы защищены от коррозийных процессов. В системе такого типа расширительный бак можно установить в любой точке, но делают это чаще всего поблизости от котла. Автоматические воздухоотводчики предотвращают появление воздушных прослоек. В открытой системе расширитель всегда должен занимать верхнюю точку, нередко его выносят на чердак, что предполагает дополнительный расход труб и утеплителя.

Явный недостаток закрытой системы — энергозависимость, поскольку движению воды способствует циркуляционный насос. Натуральная циркуляция при этом практически невозможна, если не применять сложнейшие расчёты для объединения в одной системе труб разного диаметра, формирования всего этого в единую систему с разным уровнем наклона. Это сложная процедура, считается нерентабельной, да и не всегда можно найти специалистов такого уровня.

Комплектация закрытой системы теплоснабжения и набор необходимых элементов:

• конвекторы, радиаторы, трубы и водяные тёплые полы при необходимости;
• котёл со встроенной группой безопасности – настенные, пеллетные, твердотопливные газогенераторные (присоединение осуществляют в точке выхода на подаче);
• насос для обеспечения движение теплоносителя, зафиксированный на обратке;
• расширительный бачок для компенсации перепадов объёмов жидкости и поддержания постоянного давления.

Ни один монтаж одно- или двухконтурных отопительных систем не обходится без гидравлического расчёта. Процесс этот сложный, требует знания основ законов сопротивления, умения оперировать формулами, и поэтому лучше поручить это дело специалисту с опытом.

Эффективность всей системы отопления зависит от нескольких факторов:

• наличие оптимального количества теплоносителя, чтобы поддерживать необходимый тепловой режим в независимости от температуры «за бортом»;
• возможность максимальной экономии эксплуатационных и минимизация финансовых затрат, то есть подбора необходимого сечения труб и, конечно, бесшумности действия всей конструкции в целом.

В помощь для совершения правильного расчёта существуют специальные таблицы, но для их использования понадобятся:

• подбор радиатора необходимой мощности;
• предварительный теплотехнический расчёт;
• данные о понижении температуры и высоких нагрузках.

При отсутствии таких цифр за основу берут мощность радиатора исходя из площади помещения, но при этом теряется точность в расчётах.

На первоначальном этапе для наглядности выполняют аксонометрическую трёхмерную схему, где каждый элемент маркируется и получает порядковый номер. Для определения расхода теплоносителя используют проверенную временем формулу G =860q/∆t кг/ч, где:

• q — мощность радиатора кВт;
• ∆t — различие в температурах на обратной и подающей линиях.

После получения искомого значения переходят к таблицам Шевелева для определения оптимального сечение трубы. Для пользования таблицами показатели переводят в литровые и рассчитывают на секунды с помощью формулы GV = G /3600.

Плотность теплоносителя (в данном случае воды) равняется 0.983 кг/л при температурном показателе 60 C.

Чтобы понять, как именно это выглядит на практике, можно изучить довольно простую схему, рассматривающую 1 котёл и 10 радиаторов.

В работе над вычислениями учитывают, что температура в исходной точке (от котла) всегда выше, чем в финальной, и снижается она постепенно — если в первой зоне тепловая энергия выдаёт показатель до 10 кВт, то уже на второй температура падает примерно на 1 кВт, и так с каждым участком. Для подсчёта расхода тепла можно воспользоваться формулой Q= (3.6хQуч) / (сх (tr-to)).

Скорость течения носителя по трубам должна соответствовать показателям 0,2-7 м/с. Более медленное движение приводит к завоздушенности системы, как и наличие шероховатостей на внутренних слоях труб.

Проводимый расчёт поможет узнать необходимое давление, которое обязан выдать насос для создания оптимальной скорости внутритрубного потока: P = Rl + Z. Z — потери давления в зонах с меньшим диаметром в показателях Па.

Здесь опять следует обратиться к таблицам Шевелева, где проще выяснить показатели сопротивления. Понадобится пересчитать показатели 1000i исходя из заданных параметров. Например, внутренний показатель сечения равен 15 мм, длина – 5 м, а 1000i = 28,8, то Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Бар.

Значения Rl следует определить для всех участков по отдельности, затем цифры суммируют. В каждом паспорте в технических характеристиках имеются данные по потере давления (Z). Расчёт для одноконтурной и двухконтурной системы проводится по одному и тому же алгоритму.

При монтаже насоса необходимо следить за горизонтальной позицией вала, в противном случае не избежать завоздушивания системы. Специалисты советуют использовать для монтажа «американку», позволяющую в случае острой необходимости быстро снять агрегат. Если же насос подобран к уже установленному и действующему котлу, то его мощность рассчитывают по формуле Q=N/ (t2-t1), где:

• N — мощность котла в ваттах;
• t2 и t1 — температурные показатели на подаче и обратке у теплоносителя.

Когда дело доходит до приобретения расширителя, следует выяснить показатель увеличения объёма жидкости в ЗСО при нагреве, используя как исходную величину средний показатель комнатной температуры (+20 C) до увеличения рабочих показателей 50-80 C в системе. Однако проще воспользоваться советом большинства специалистов, не прибегая к вычислениям и поиску нужных показателей — просто приобрести бак объёмом 1/10 от общего литража теплоносителя в конкретной системе. О том, что правильный расширительный бак не просто важен, но является своего рода мерой безопасности от порывов в узлах системы и вывода её из строя при форс-мажорных обстоятельствах, повторить нелишне.

Также стоит внимательно ознакомиться с паспортными данными и техническими характеристиками, предоставленными в сопроводительном документе на каждый агрегат. Там обязательно указан объём водяной рубашки котла и 1 секции радиатора. Эти данные тоже помогут в расчётах для выяснения оптимального сечения труб. Все полученные результаты суммируют, затем приплюсовывают к ним паспортные данные. 10% от полученного результата будут искомым показателем. Например, для 200-литровой системы подойдёт 20-литровый расширительный бак.

Для правильного выбора бака следует обратить внимание на несколько факторов:

• место, где он будет установлен;
• тип циркуляции (принудительная или естественная);
• технические характеристики — давление в трубах, расширителе, теплообменнике;
• объём расширителя и необходимость автоматизированного управления;
• энергонезависимость системы и необходимый объём теплоносителя.

Внутреннее пространство ёмкости разделено специальной мембраной (поэтому они называются мембранными) на 2 отсека, один из которых заполнен инертным газом, второй — теплоносителем. При нагреве вода расширяется и её излишки оказываются в расширителе, поскольку больше деваться ей некуда. Соответственно, газовая половина сжимается, но именно газ не позволяет теплоносителю занять всё пространство расширителя.

Объём расширителей бывает разный — всё зависит от мощности котла и помещений, которые он обогревает. Исходя из этого, объём подбирают таким образом, чтобы по достижению пиковых показателей теплоноситель не поднялся выше рекомендуемой нормы — от 60 до 30%. Предохранительный клапан, вмонтированный в конструкцию, способствует предотвращению подобных ситуаций.

Существует всего два типа общепринятых отопительных систем для обогрева жилого дома — одноконтурный и двухконтурный. Последний вариант считается более эффективным и предпочтительным. Различие в монтаже обеих разновидностей заключается в способах соединения радиаторов с трубами. Для двухконтурного типа обязательной частью схемы является отдельный трубопровод, так называемая обратка, по которой охлаждённый теплоноситель поступает в котёл.

Что касается одноконтурной системы, то здесь алгоритм монтажа проще и более дешёвый, поскольку в ЗСО подача и обратка объединены в единую ветку.

Эта система в народе больше известна, как «ленинградка», и она отлично себя зарекомендовала при обслуживании 1-2-этажных зданий. Проще говоря, это одна труба с подключёнными к ней один за другим радиаторами. При подобной технологии горячая жидкость проходит через первый радиатор, отдаёт ему тепло и, совершая оборот по всем отсекам, возвращается в подачу, затем проходит к следующему радиатору, и так до последнего.

Проблема «ленинградки» в том, что длина всей системы ограничена, поскольку чем дальше радиатор от котла, тем меньше тепла ему достаётся, однако «попутное движение» позволяет достигнуть нужного баланса в ЗСО.

С другой стороны, одноконтурный вариант с естественной циркуляцией характеризуется существенной экономией в финансовых и временных затратах, а при нарушении работы одного из радиаторов остальные продолжат функционирование в нормальном режиме. И всё же возможности одноконтурной системы несравнимо меньше в сравнении с двухконтурной:

• её невозможно запустить частями, поэтапно;
• поскольку радиаторы в системе прогреваются с разной скоростью, цепочка постоянно нуждается в увеличении;
• чтобы продлить время сохранения тепла, увеличивают диаметр трубы, а на каждый этаж целесообразно подключать не более 5 радиаторов.

По окончании работ по установке ЗСО владельцу или работникам приходится приступать к ответственному моменту — заполнению систему теплоносителем. Этап весьма важный в плане выявления нарушений схемы сборки или ошибок в сварочных работах, а также в том, чтобы сделать это правильно — как минимум, грамотно выбрать место закачки и давление теплоносителя.

Любую систему, будь то ЗСО или ОСО, заполняют несколькими способами:

• обычную воду из крана подают шлангом от того же крана в подпиточную точку;
• с дистиллированной водой или антифризом такой способ невозможен, поэтому алгоритм несколько усложняется — в точку подпитки жидкость подают принудительно, то есть шлангом и погружным насосом из ёмкости;
• в ОСО можно наливать вручную через отверстие в расширителе (раньше именно так и поступали);
• также жидкость можно закачать нижнюю точку – подпиточный вход.

Следует уточнить, что специалисты называют метод заливки теплоносителя через расширитель — наихудшим вариантом. Подобный способ чреват почти обязательным завоздушиванием, особенно если воду заливают, черпая её ковшом из ведра, то есть с перерывами между подачей. В итоге владельцы начинают искать воздушные пробки и сливать только что залитый теплоноситель.

Алгоритм процесса.

• Выбирается точка нагнетания — мощный насос способен поднять теплоноситель до верхнего уровня, и тогда подключение шланга производят в нижней точке (в точке слива). При отсутствии такой возможности жидкость заливают через верхнюю (входную) точку.
• Для закачки антифриза или дистиллята через выходную точку рекомендуется наливать их в 200-литровую чистую ёмкость. Подачу осуществляют при 1,5 атм.
• Систему заполняют обязательно при открытых кранах Маевского и подставленных под них ёмкостях — в трубах находится воздух, и ему потребуется выход при вытеснении теплоносителем.
• Как только из всех кранов потечёт жидкость, их закрывают, однако подачу продолжают до необходимого уровня давления.
• После заполнения ЗСО насос отключают, как и шланги, открывают воздушные краны (при этом давление резко падает), спускают оставшийся воздух и вновь начинают процесс подкачки. Чаще всего процесс приходится повторять несколько раз, но подобный подход гарантирует отсутствие воздушных пробок.
• Последний этап – это осмотр всех соединительных точек на предмет подтекания.

Будущим владельцам отопления ЗСО следует знать — заполнение системы теплоносителем, это не просто заключительный этап. От грамотно проведённого мероприятия во многом зависит последующая стабильная работа всей системы отопления, следовательно, обеспечение помещений теплом.

В процессе пользования отопительной системой необходимо следить за состоянием расширителя — регулярно осматривать его на предмет появления следов коррозийных процессов, различных механических повреждений (трещины, вмятины).