Двухтрубная система отопления закрытого типа в многоэтажных и частных домах

Приемлемой по критерию «экономии теплоэнергии» является двухтрубная система отопления закрытого типа, применяемая как во много, так и в малоэтажных (частных) домах. Содержание понятия «закрытая система» при централизованном отоплении отличается от используемого в автономном отоплении частных домов. В первом случае «закрытой» считается внутридомовая система, гидравлически обособленная от наружной тепловой сети. Во втором случае понятие относится к схемам, герметически обособленным от атмосферы.

Двухтрубные системы отопления многоквартирных домов

Системы отопления многоэтажных домов бывают следующих видов:

• вертикальные: однотрубные, двухтрубные;
• горизонтальные: с двухтрубными вертикальными стояками и однотрубными горизонтальными квартирными контурами, с двухтрубными вертикальными стояками и двухтрубными горизонтальными квартирными контурами.

Вертикальный тип системы означает, что через квартиру из нескольких комнат проходят несколько вертикальных стояков минимум по одному на комнату. Поквартирный учет потребленного тепла в этом случае невозможен. Схемы таких систем показаны на рисунке ниже.

1. Схемы вертикальных систем многоэтажных домов. а) однотрубная, б) двухтрубная.

Горизонтальный тип предполагает вертикальные стояки на лестничных клетках с индивидуальными двухтрубными вводами в квартиры, позволяющими устанавливать квартирные счетчики тепла, конструктивно входящие в состав квартирного узла регулирования и учета тепла (КУРУ), расположенного внутри или вне квартиры.

После ввода в квартиру отопительные трубы могут обходить ее по периметру или прокладываться радиально от входной двери. Для периметральной горизонтальной схемы понадобятся трубы и фитинги разных диаметров, повышающие стоимость. Расчет такой системы довольно сложен. Для радиального варианта прокладки нужны трубы и фитинги одного типоразмера, например, Ду 15 или 20 мм.

Расчет такой схемы легко выполняется вручную. Недостаток заключается в необходимости пропустить все трубы через проем входной двери. Обе горизонтальные двухтрубные схемы показаны на рисунке ниже.

2. Двухтрубные горизонтальные квартирные системы. а) периметральная схема, б) радиальная схема

Что означает термин «закрытая система» при централизованном отоплении

Любая из вышеперечисленных систем может быть «закрытого (независимого) типа». Это означает отсутствие общих участков, разобщенность между внутридомовым контуром отопления и наружными теплосетями. Вода внутри системы отопления дома (часто деаэрированная и содержащая антикоррозионные присадки) движется побуждаемая циркуляционным насосом. Нагревается она от первичной воды внутри водоводяного теплообменника (как и вода в контуре горячего водоснабжения).

Конструктивно проста зависимая схема системы внутридомового отопления, выполняющая смешивание обратного потока своей воды с высокотемпературной сетевой водой посредством смесительного устройства – водоструйного элеватора или насоса.

Еще проще прямоточная схема присоединения наружной и внутридомовой сети, когда вторая является простым продолжением первой.

Такой вариант возможен, если наружная вода не слишком горяча. Подобная ситуация возникает при отоплении от одной маломощной котельной ряда близкорасположенных зданий.

Три вышеупомянутые схемы присоединения показаны на следующих рисунках а), б) и в) соответственно.

3. Схемы присоединения внутридомовых систем к наружным трубопроводам.
1 – циркуляционный насос; 2 –насос подпитки; 3 – водо-водяной теплообменник; 4 – расширительный бак; 5 – отопительные приборы; 6 – подающий трубопровод «подачи»; 7 –трубопровод обратный; 8 – смесительное устройство.

Первая схема (закрытая) подобна схемам отопления частных домов с заменой котла на теплообменник. В составе схемы обязательно присутствует расширительный бак, установленный в верхней точке системы и связанный непосредственно с атмосферой, т.е. «открытый». Воздух, растворенный в воде, стремится двигаться вверх, достигает горизонтальной воздушной магистрали, присоединенной к открытому баку, выходя через него наружу. Авария на наружном участке теплосети не вызывает прекращения циркуляции тепплоносителя в закрытой системе.

Вертикальная комбинированная (с верхней и нижней разводкой магистралей) двухтрубная система отопления закрытого типа показана на рисунке ниже.

4 Схемы двухтрубной системы отопления с верхней (а) и нижней (б) разводкой магистралей.

Зависимая и прямоточная схемы (рис.3б и 3в) не содержат темлообменников, расширительных баков и насосов, располагаемых в централизованных или индивидуальных теплопунктах (ЦТП, ИТП). Конструкция и обслуживание внутридомовых закрытых систем проще при одновременном усложнении схем ЦТП (ИТП).

Большинство систем отопления многоэтажных домов в России оснащены именно открытыми расширительными баками, являясь одновременно насосными. Поэтому неверно говорить, что открытый бак – это принадлежность исключительно самотечных (гравитационных) систем отопления.

Что подразумевается под «закрытой системой» в малоэтажных (частных) домах

Основным признаком отнесения системы отопления частных домов к закрытому/открытому типам является конструкция расширительного бака. Открытый, связанный непосредственно с атмосферой бак – система открытая. Герметически закрытый мембранный бак – система закрытая. Такая классификация сложилась в русскоязычном сегменте Интернета по факту.

Назначение расширительного бака интуитивно понятно – компенсировать изменения объема жидкого теплоносителя в системе отопления при колебаниях его температуры. Нагрев теплоносителя (воды, антифриза) вызывает увеличение его объема (вода, нагретая от 0 °С до 100 °С прирастает в объеме на 4,33 %), растет давление в трубах (в среднем на 1,2 – 2,2 бара/°С) и радиаторах, повышая вероятность аварийных ситуаций. Установленный в системе расширительный бак способен временно принять внутрь себя избыток нагретого теплоносителя. Остывшая жидкость сжимается и покидает внутренний объем бака.

Открытый расширительный бак – это негерметичная емкость со съемной (подъемной) крышкой и сливным патрубком, устанавливаемая в верхней точке системы, куда под действием архимедовой силы движутся через стояки пузырьки растворенного в воде воздуха, выходя в атмосферу. Имеет место и обратное движение – атмосферный воздух насыщает объем нагретой жидкости в баке, попадая внутрь системы, когда теплоноситель сжимается после охлаждения.

Исключают попадание атмосферного воздуха внутрь систем отопления современные мембранные расширительные баки, устройство которых показано на рисунке ниже.

5. Устройство мембранного расширительного бака.

Внутри него находится упругая мембрана (диафрагма), разделяющая внутреннюю герметичную полость бака на воздушную и водяную камеры. Продвинутые модели содержат вместо воздуха азот. Газ закачивают в бак под избыточным давлением, прогибающим мембрану в сторону входного водяного патрубка. Растущее давление нагреваемого теплоносителя заставляет мембрану сжимать газ. Процесс продолжается, пока оба давления (жидкости и газа) не уравновесятся.

Мембранный бак можно устанавливать в любой точке системы. Лучшим местом считается точка на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом. Запас жидкости внутри бака предупреждает возникновение кавитации во входном патрубке насоса.

Стремясь предотвратить «завоздушивание» водяной камеры расширительного бака воздухом, растворенным в теплоносителе, входной патрубок обращают вверх, как показано на рисунке ниже.

6. Способы установки расширительного мембранного бака.

Дополнительно такой способ установки обеспечивает снижение температуры теплоносителя в баке, предохраняя мембрану от тепловых нагрузок. Мембраны высокого качества способны длительно выдерживать любые температуры теплоносителя, что позволяет рекомендовать оба способа установки расширительных баков.

Схемы современных систем отопления закрытого типа для частных домов

Индивидуальные дома рекомендуется оснащать двухтрубными системами отопления с принудительной циркуляцией. Схемы их могут быть вертикальными, похожими на схему рис. 4 с котлом вместо теплообменника (поз.9) и закрытым мембранным расширительным баком, присоединенным посредством короткой трубы в той же точке перед насосом.

Но сверлить потолок и полы во всех комнатах, пропуская вертикальные двухтрубные стояки, нерационально. Правильнее использовать горизонтальные двухтрубные системы, показанные на рис.2. Комнаты каждого этажа частного дома обойдут последовательно периметральные горизонтальные отопительные контуры, связанные единственным двухтрубным стояком, как показано на рисунке ниже.

7. Двухтрубная горизонтальная схема отопления двухэтажного дома.

Радиаторы этажных контуров последней схемы, называемой тупиковой, подключены к отпительным трубам («подаче» и «обратке») боковым способом. Он может быть нижним, когда магистральные трубы и радиаторные подводки прячут под декоративным плинтусом, или диагональным, обеспечивающим максимальное обтекание отопительного прибора теплоносителем. Всем способам исполнения тупиковой схемы присущ общий недостаток – различные гидравлические сопротивления пути теплоносителя через радиаторы, обусловленные разной длиной отопительных труб. Наименьшее гидросопротивление имеют ближайшие к этажному вводу радиаторы, они обтекаются теплоносителем интенсивнее других и нагреты сильнее последних приборов этажного контура.

Балансировать тупиковую схему непросто, приходится долго открывать/закрывать радиаторные краны, добиваясь равномерного прогрева радиаторов. Свободна от этих недостатков горизонтальная двухтрубная схема Тихельмана (попутная схема) отопления двухэтажного дома, показанная на рисунке ниже.

8. Горизонтальная двухтрубная схема Тихельмана.

Здесь суммарная длина труб отопления до любого радиатора в этажном контуре одинакова. Ближайшие к этажным вводам радиаторы имеют минимальной длины трубы «подачи», но максимальные длины «обраток». Наиболее удаленные получают теплоноситель по самым длинным трубам, а отдают – по наиболее коротким. Результат – все радиаторы прогреты равномерно, сама же схема балансировки не требует, хотя и проигрывает тупиковой по суммарной длине труб.

Заключение

Двухтрубные закрытые схемы отопления по-разному понимаются во много и малоэтажном (индивидуальном) строительстве. Двухтрубный вариант отопления «многоэтажек» в российских реалиях остается маловостребованным, используемым только в высокодоходных новых домах. Индивидуальный сегмент строительства активно использует закрытые двухтрубные варианты систем отопления домов, отдавая предпочтение стабильно работающим, экономичным схемам.