Водяна система опалення закритого типу

Наша публікація призначається власникам невеликих приватних будинків, які прагнуть самостійно організувати обігрів житла з метою економії коштів. Найбільш раціональне рішення для таких осель – закрита система опалення (скорочено – ЗСО), яка функціонує з надлишковим тиском теплоносія. Розглянемо її принцип роботи, різновиди схем розводки та монтаж своїми руками.

Принцип дії закритої СО

Закрита (або замкнута) система опалення – це мережа трубопроводів і опалювальних приладів, в якій теплоносій повністю ізольований від атмосфери і рухається примусово, від циркуляційного насоса. Будь-яка ЗСО обов’язково включає такі елементи:

• опалювальний агрегат – газовий, твердопаливний чи електричний котел;
• група безпеки, що складається з манометра, запобіжного і повітряного клапанів;
• обігрівальні прилади – радіатори або контури теплої підлоги;
• з’єднувальні трубопроводи;
• циркуляційний насос, що прокачує воду або антифриз через труби і батареї;
• фільтр сітчастий грубої очистки (грязьовик);
• закритий розширювальний бак, оснащений мембраною (гумовою «грушею»);
• запірні крани, балансувальні вентилі.

Примітка. Залежно від схеми до складу ЗСО додатково включаються сучасні пристрої регулювання температури і витрати теплоносія – радіаторні термоголовки, зворотні і триходові клапани, термостати тощо.

Алгоритм роботи системи закритого типу з примусовою циркуляцією виглядає так:

1. Після монтажу і опресування проводиться заповнення трубопровідної мережі водою, доки манометр не покаже мінімальний тиск 1 Бар.
2. Під час заливки автоматичний розповітрювач, встановлений на групі безпеки, випускає з системи повітря. Він же видаляє гази, які накопичуються в трубах при експлуатації.
3. Наступний крок – ввімкнення насоса, запуск котла та подальший прогрів теплоносія.
4. В результаті нагрівання тиск у ЗСО зростає до 1.5–2 Бар.
5. Збільшення об’єму гарячої води компенсується мембранним розширювальним бачком.
6. Якщо тиск підніметься вище критичної точки (зазвичай це 3 Бар), запобіжний клапан скидатиме зайву рідину або пару.
7. Раз на 1–2 роки система має проходити процедуру спорожнення і промивання.

Принцип роботи ЗСО багатоквартирного будинку той самий – рух теплоносія в трубах і радіаторах забезпечують мережеві насоси, розташовані в промисловій котельні. Також там стоять великі розширювальні баки, регулюванням температури займається змішувальний чи елеваторний вузол.

Як функціонує замкнута система опалення, пояснюється на відео:

Позитивні якості та недоліки

Є 2 відмінності закритої мережі теплопостачання від старих відкритих систем з природною циркуляцією – відсутність контакту з атмосферою і застосування насоса. Звідси виникає ряд переваг:

• необхідні діаметри труб зменшуються в 2–3 рази;
• ухили магістралей робляться мінімальними (2 мм на 1 м довжини), оскільки служать тільки для зливу води з метою промивки чи ремонту;
• теплоносій не випаровується з відкритого бачка, відповідно, можна спокійно заповнювати трубопроводи та батареї антифризом;
• ЗСО є більш економічною за ефективністю обігріву і вартістю матеріалів;
• закрите опалення краще піддається регулюванню і автоматизації, може діяти спільно з сонячними колекторами;
• примусовий рух теплоносія дозволяє організувати підлоговий обігрів трубами, замурованими в стяжці чи борознах стін.

Гравітаційна (самопливна) відкрита система краща за ЗСО з точки зору енергонезалежності, оскільки може працювати без циркуляційного насоса. Момент другий: в замкнутій мережі міститься набагато менше води. В разі перегріву, наприклад, ТТ-котла, зростає ймовірність закипання і утворення парової пробки.

Довідка. Від кипіння дров’яної котел рятує запобіжний скидний клапан і теплоакумулятор (буферна ємність), що поглинає зайве тепло.

Різновиди замкнутих систем

Перш ніж купити опалювальне обладнання, трубопровідну арматуру і матеріали, треба вибрати кращий варіант закритої водяної системи. Майстрами-сантехниками практикується монтаж чотирьох основних схем:

1. Однотрубна з вертикальною чи горизонтальною розводкою (так звана ленінградка).
2. Колекторна, інакше – променева.
3. Двотрубна тупикова з плечима однакової або різної довжини.
4. Петля Тіхельмана – кільцева розводка з попутним рухом води.

Додаткова інформація. До замкнутих опалювальних систем також відноситься водяна тепла підлога. Розрахунок і облаштування підлогових контурів набагато складніше за монтаж радіаторного опалення, початківцям братися за цю роботу не рекомендується.

Розглянемо кожну схему окремо, розбираючи плюси і мінуси. За приклад візьмемо проект одноповерхового приватного будинку площею 100 м² з прибудованою котельнею (планування наведене на кресленні). Показники теплового навантаження на опалення вже пораховані, необхідна кількість теплоти вказана для кожного приміщення.

Монтаж елементів розводки і приєднання до котла виконується приблизно однаково. Циркуляційний насос зазвичай ставиться на зворотній магістралі, перед ним монтується грязьовик, патрубок підживлення з краном і розширювальна ємність (якщо дивитися за течією). Типове підключення твердопаливного та газового котла до ЗСО показане на схемах.

---

 

Детальніше про монтаж і способи приєднання опалювальних агрегатів, що використовують різні енергоносії, читайте в окремих статтях (за посиланнями):

• обв’язка дров’яного котла;
• встановлення електричного теплогенератора.

Однотрубна розводка

Популярна горизонтальна схема «ленінградка» – це одна кільцева магістраль збільшеного діаметру, куди підключені всі опалювальні прилади. Проходячи трубою, потік нагрітого теплоносія ділиться на кожному трійнику та затікає до батарей, як показано нижче на ескізі.

Віддавши теплоту у приміщення, остигла вода повертається назад у магістраль, змішується з основним потоком і рухається до наступного радіатора. Відповідно, другий опалювальний прилад отримує теплоносій, охолоджений на 1–3 градуси, і знову відбирає у нього потрібну кількість тепла.

Результат: до кожного наступного радіатора надходить все більш холодна вода. Це накладає на закриту однотрубну систему певні обмеження:

1. Тепловіддачу третьої, четвертої та наступних батарей треба розраховувати з запасом 10–30%, додаючи додаткові секції.
2. Мінімальний діаметр магістралі – DN20 (внутрішній). Зовнішній розмір ППР труб складатиме 32 мм, металопластика і зшитого поліетилену – 26 мм.
3. Переріз підвідних патрубків до радіаторів – DN10, зовнішній діаметр – 20 і 16 мм для PPR і PEX відповідно.
4. Максимальне число опалювальних приладів в одному кільці «ленінградки» – 6 шт. Якщо взяти більше, виникнуть проблеми з нарощуванням кількості секцій останніх радіаторів і збільшенням діаметра розводящої труби.
5. Перетин кільцевого трубопроводу не зменшується на всій довжині.

Довідка. Однотрубна розводка буває вертикальною – з нижньою чи верхньою роздачею теплоносія по стояках. Подібні системи застосовуються для організації самопливу в двоповерхових приватних котеджах або працюють під напором у старих багатоквартирних будинках.

Однотрубна система опалення закритого типу обійдеться недорого, якщо її паяти з поліпропілену. В інших випадках вона добряче вдарить по кишені за рахунок ціни магістральної труби і фітингів (трійників) великих розмірів. Як виглядатиме «ленінградка» в нашому одноповерховому будинку, продемонстровано на кресленні.

Оскільки загальне число опалювальних приладів перевищує 6 шт., система поділена на 2 кільця із загальним зворотним колектором. Тут помітна незручність монтажу однотрубної розводки – доводиться перетинати дверні прорізи. Зменшення протоки через один радіатор викликає зміну витрати води в інших батареях, тому балансування «ленінградки» полягає в узгодженні роботи всіх обігрівачів.

Переваги променевої схеми

Чому колекторна система отримала таку назву, добре видно на представленій схемі. Від гребінки, встановленої в центрі будівлі, розходяться індивідуальні лінії подачі теплоносія до кожного приладу опалення. Підводки у вигляді променів прокладаються найкоротшим шляхом – в підлозі.

Колектор замкнутої променевої системи живиться напряму від котла, циркуляцію в контурах забезпечує єдиний насос, розташований у котельні. Щоб уберегти гілки від потрапляння повітря під час заповнення, на гребінці встановлюються автоматичні клапани-розповітрювачі.

Сильні сторони колекторної системи:

• схема дозволяє чітко дозувати кількість теплоносія, що направляється до кожного радіатора;
• опалювальну мережу легко вписати в будь-який інтер’єр – труби можна заховати в підлозі, стінах або за підвісною (натяжною) стелею;
• гідравлічне балансування гілок проводиться за допомогою ручних клапанів і витратомірів (ротаметрів), встановлених на колекторі;
• до всіх батарей подається вода однакової температури;
• роботу схеми легко автоматизувати – регулювальні клапани колектора оснащуються сервоприводами, які закривають потік теплоносія за сигналом терморегуляторів;
• променева ЗСО підходить для котеджів будь-яких розмірів і поверховості, на кожному рівні будівлі ставиться окремий колектор, що розподіляє тепло по групах батарей.

За фінансовими вкладеннями закрита колекторна система не надто дорога. Витрачається багато труб, але їх діаметр мінімальний – 16 х 2 мм (DN10). Замість заводської гребінки можна застосувати саморобну, спаяну з поліпропіленових трійників або скручену зі сталевих фітингів. Правда, без ротаметрів наладку опалювальної мережі доведеться робити за допомогою радіаторних балансувальних вентилів.

Мінусів у променевої розводки небагато, але вони варті уваги:

1. Прихований монтаж і випробування трубопроводів здійснюється лише на етапі нового будівництва чи капітального ремонту. Закласти радіаторні підводки в підлогу обжитого будинку або квартири нереально.
2. Колектор важливо розташувати по центру будівлі, як показано на кресленні одноповерхового будинку. Мета – зробити підводки до батарей приблизно однакової довжини.
3. У випадку протікання труби, замурованої в стяжці підлоги, знайти місце дефекту без тепловізора доволі складно. Не робіть всередині бетону з’єднань, інакше ризикуєте зіткнутися з проблемою, зображеною на фото.

Двотрубні варіанти

При влаштуванні автономного опалення квартир і заміських будинків використовується 2 різновиди таких схем:

1. Тупикова (інша назва – плечова). Нагріта вода роздається опалювальним приладам через одну магістраль, а збирається і тече назад до котла по другій лінії.
2. Петля Тіхельмана (попутна розводка) – це кільцева двотрубна мережа, де нагрітий і остиглий теплоносій рухається в одному напрямку. Принцип дії аналогічний: батареї отримують гарячу воду з однієї магістралі, а охолоджену скидають у другий, зворотний трубопровід.

Примітка. У закритій попутній системі зворотна лінія починається від першого радіатора, а подавальна закінчується на останньому. Розібратися допоможе схема, наведена нижче.

Тупикова закрита система опалення приватного будинку має такі плюси:

• кількість «плечей» – тупикових гілок – обмежена лише потужністю котельної установки, тому двотрубна розводка підійде для будь-якої будівлі;
• труби укладаються відкритим або прихованим способом всередині будівельних конструкцій, як забажає домовласник;
• як і в променевій схемі, до всіх батарей приходить однаково гаряча вода;
• ЗСО добре піддається регулюванню, автоматизації та балансуванню;
• правильно розкладені «плечі» не перетинають дверні прорізи;
• за вартістю матеріалів і монтажу тупикова розводка вийде дешевше однотрубної, якщо застосовуються металопластикові або поліетиленові труби.

Проектування замкнутої плечової системи для дачного або житлового будинку площею до 200 квадратів – задача нескладна. Навіть якщо зробити гілки різної довжини, схему вдасться урівноважити шляхом глибокого балансування. Приклад розводки в одноповерховій будівлі 100 м² з двома «плечима» показаний вище на кресленні.

Порада. Вибираючи довжину гілок, враховуйте опалювальне навантаження на кожне «плече». Оптимальне число батарей на одному відгалуженні – від 4 до 6 шт.

Петля Тіхельмана – це альтернативний варіант закритої двотрубної мережі, що передбачає об’єднання великої кількості приладів опалення (понад 6 шт.) в єдине кільце. Погляньте на схему попутної розводки і зверніть увагу: через який би радіатор не йшов теплоносій, загальна протяжність маршруту не зміниться.

Звідси виникає майже ідеальна гідравлічна рівновага системи – опір усіх ділянок мережі однаковий. Ця перевага петлі Тіхельмана перед іншими замкнутими розводками одночасно є недоліком – 2 магістралі неминуче перетнуть дверний проріз. Варіанти обходу: під підлогою, в перекритті, над дверним косяком. В останньому випадку треба встановлювати автоматичні клапани скидання повітря.

Вибір опалювальної схеми заміського будинку

На нашу думку, рейтинг систем закритого типу виглядає наступним чином:

1. Тупикова двотрубна.
2. Колекторна.
3. Двотрубна попутна.
4. Однотрубна.

Звідси порада: ви не помилитеся, якщо для будинку площею до 200 м² виберете перший варіант – тупикову схему, вона підійде в будь-якому випадку. Променева розводка поступається їй за двома показниками – ціною і можливістю монтажу у відремонтованих приміщеннях.

Однотрубний варіант опалювальної мережі відмінно підійде для невеликого будиночка з квадратурою кожного поверху до 70 м². Петля Тіхельмана доречна на протяжних гілках, що не перетинають двері, наприклад, опалення верхніх поверхів будівлі. Як правильно вибрати систему для будинків різної форми і поверховості, дивіться на відео:

Відносно підбору діаметрів труб і монтажу дамо кілька рекомендацій:

1. Якщо площа оселі не перевищує 200 м², вести розрахунки необов’язково – скористайтеся порадами експерта з відео чи приймайте перетин трубопроводів за схемами, наведеними вище.
2. Коли треба «повісити» на гілки тупикової розводки більше шести радіаторів, збільште діаметр труби на 1 типорозмір – замість DN15 (20 х 2 мм) візьміть DN20 (25 х 2.5 мм) і прокладіть до п’ятої батареї. Далі ведіть магістралі меншим діаметром (DN15).
3. На етапі будівництва краще робити променеву розводку та підібрати радіатори з нижнім підключенням. Підпільні магістралі обов’язково утепліть і захистіть пластиковою гофрою в місцях перетину стін.
4. Якщо не вмієте правильно паяти поліпропілен, то з ППР-трубами краще не зв’язуйтеся. Монтуйте опалення зі зшитого поліетилену або металопластику на компресійних чи пресових фітингах.
5. Не закладайте стики трубопроводів в стіни і стяжку, щоб не мати проблем з протіканням в майбутньому.

Довідка. Латинські букви DN за європейськими стандартами позначають внутрішній діаметр умовного проходу труби.

Корисні посилання для початківців

Ми розуміємо, що розглянути всі нюанси облаштування закритих водяних систем в рамках однієї публікації неможливо. Щоб попередити можливі помилки під час проектування і монтажу, рекомендуємо ознайомитися з іншими матеріалами:

• приєднання будь-якого котла до ЗСО чи теплої підлоги;
• якою повинна бути котельня приватного будинку;
• як вибрати і підключити до закритої системи опалювальні прилади;
• складання колектора для променевої розводки;
• вибір труби для підлогових контурів;
• заповнення трубопровідної мережі незамерзаючою рідиною.

Збираючи інформацію про монтаж закритої системи опалення, намагайтеся черпати її з надійних джерел. Не слухайте дядю Васю сантехніка, чию роботу ви ніколи не бачили. Як приклад пропонуємо ознайомитися з відеоматеріалом, який вказує, де потрібно ставити розширювальний бак і чому: