Открытые системы отопления: устройство и принципы работы

Просмотров: 192

Благодаря легкости установки, доступной цене и приемлемой эффективности открытая система отопления остается востребованной. Освоив принцип функционирования, состав и порядок монтажа, можно обеспечить дом теплом собственными силами.

Расскажем о построении работоспособной схемы отопления открытого типа. Подскажем, как соорудить систему, следуя технологическим требованиям и нормам при выборе и соединении элементов. С учетом наших рекомендаций вы построите эффективный безотказно работающий контур.

Любителям самостоятельных работ предлагаем изучить испытанные в действии варианты сборки. Информация дополнена практичными схемами, картинками и видеоуроками.

Комплектация и принцип работы системы

В водяной системе отопления Тепловую энергию от котельной до радиаторов переносит жидкость. Теплоноситель может циркулировать на значительные расстояния, обеспечивая нагрев домов и помещений разной площади.

Эффективность системы отопления открытого типа не зависит от насоса. Перемещение теплоносителя обеспечивается законами термодинамики. Текучесть воды в трубах вызвана разницей плотности горячей и холодной жидкости, а также уклоном трубы.

Фото: img.freepik.com
В системах отопления с открытым контуром объем для увеличения количества теплоносителя создает негерметичный бак: стальной или пластиковый резервуар с крышкой и патрубком, позволяющим сливать избыток жидкости в канализацию.
Открытые системы отопления взаимодействуют непосредственно с атмосферой. Бачок служит для отвода воздуха, но также способствует испарению теплоносителя, поэтому систему необходимо время от времени дозаправлять.
Для отопительной системы частного дома расширительный бак возможно соорудить из пластиковой канистры, старого металлического бидона и других доступных предметов.
В схемах подключений устройств использованы обычные подходы. Существуют схемы с двумя трубами и с одной.
В двухтрубных схемах отопления теплоноситель поступает в приборы по одной трубе и возвращается по другой. В однотрубных системах теплоноситель циркулирует от одного радиатора к другому, а затем возвращается в котел через одну магистральную трубу.
Большинство открытых отопительных систем – это системы с естественной циркуляцией. Но существуют и варианты с циркуляционным насосом, которые выбирают при нагрузке, превышающей нормы закрытых систем.
В большинстве открытых систем отопления воздух выходят через расширительный бак. Не исключение – контур с нижним подключением приборов, для которого нужен воздухоотводчик на каждом радиаторе.
В системах отопления открытого типа устанавливают разные типы отопительных приборов. Чугунным моделям отдают предпочтение из-за их хорошей теплоёмкости.

Открытый расширительный бак – незаменимая часть системы. Избыток нагревающегося теплоносителя поступает в бак. Резервуар позволяет автоматически поддерживать давление жидкости. Его размещают выше всех остальных элементов системы.

Работа системы «открытого теплоснабжения» состоит из двух основных стадий.

  1. ПодачаТеплоносителю, прогретому до высокой температуры, ведёт путь от котла к радиаторам.
  2. ОбраткаИзбыток теплой воды направляется в расширительный резервуар, там охлаждается и вновь поступает в котел.

В однотрубных системах труба отвечает за подачу и обратку теплоносителя, в двухтрубных – эти функции выполняются раздельными трубопроводами.

Благодаря меньшей плотности теплая вода поднимается вверх, создавая перепад давления. Под действием этого давления горячая вода перемещается к радиаторам.

Наиболее простая и доступная для самостоятельной установки является однотрубная система. Конструкция системы элементарна.

В базовой комплектации системы теплоснабжения с одним трубопроводом входят:

  • отопительный котел;
  • радиаторы;
  • расширительный бак;
  • трубы.

Установка радиаторов отсутствует у некоторых, предпочтение отдается трубе диаметром 8-10 см по периметру дома. Специалисты указывают на уменьшение эффективности системы и неудобства эксплуатации при такой конструкции.

Гравитационная однотрубная система открытого типа не требует электроэнергии. Цена на трубы, детали и оборудование сравнительно низкая. Можно использовать котлы различного типа.

Сложнее в устройстве и дороже в исполнении двухтрубный отопительный вариантЗатраты и трудность возведения полностью перекрываются ликвидацией обычных минусов однотрубных систем.

По трубопроводу с одинаковой температурой теплоноситель подается почти всем приборам, а остывшая вода направляется обратно по возвратному трубопроводу, без перетекания в следующую батарею.

Для обслуживания каждого прибора в двухтрубном отопительном контуре устанавливаются подающая и обратная магистрали. Благодаря этому система поставляет теплоноситель равной температуры во все точки, а остывшую воду собирает и направляет к котлу — независимая от подачи магистраль.

Требования к обустройству и эксплуатации

При проектировании теплоснабжения жилища следует принимать во внимание специфику открытого типа отопления.

  1. Чтобы обеспечить бесперебойную работу системы, установка котла происходит на самой нижней точке трубы, а расширительного бака — на самой высокой.
  2. Лучше всего размещать расширительный бак на чердаке. В холодное время емкость и подающий стояк на неотапливаемом чердаке нужно утеплить.
  3. Магистраль прокладывается с наименьшим количеством изгибов, а также соединительных и деформируемых элементов.
  4. В системе отопления с помощью гравитации вода движется медленными темпами (0,1-0,3 м/с), вследствие чего нагревательный процесс протекает плавно. Кипение недопустимо, так как оно ускоряет разрушение радиаторов и труб.
  5. Без работы системы отопления зимой нужно сливать жидкость, чтобы сохранить целыми трубы, радиаторы и котел.
  6. Необходимо следить за уровнем теплоносителя в расширительном баке и пополнять его при необходимости. В противном случае в системе могут появиться воздушные пробки, ухудшающие работу радиаторов.
  7. Вода является лучшим средством для передачи тепла. Антифриз ядовит и не следует применять в системах с открытым доступом воздуха. Использовать его стоит только при невозможности слить теплоноситель во время холодного периода.

Расчет сечения и уклона трубопроводов имеет особую важность. Проектирование выполняется в соответствии с нормами, изложенными в СНиПе № 2.04.01-85.

Трубы в контурах с гравитационным движением теплоносителя имеют больший сечение, чем в насосных схемах, но общая длина трубопровода почти вдвое меньше. Уклон горизонтальных участков системы в 2—3 мм на погонный метр устанавливается только при монтаже теплоснабжения естественным движением теплоносителя.

Несоответствие уклона при установке систем с самотечным движением теплоносителя вызывает воздушность труб и неполное прогрева радиаторов, находящихся далеко от котла. Этим понижается теплоотдача системы.

Типы схем открытого теплоснабжения

В открытой системе отопления теплоноситель движется по двум принципам: естественной циркуляции и принудительной.

Тип конструкции определяется количеством этажей, размером строения и ожидаемым температурным режимом.

Естественная циркуляция в отоплении

В гравитационной системе Отсутствует устройство для привода циркуляции теплоносителя. Движение обеспечивается только расширением нагретой воды. Для функционирования системы необходим разгонный стояк высотой минимум 3,5 метра.

Без установки вертикального транзитного стояка велика вероятность, что теплоноситель из котла не будет приобретать необходимую скорость.

Система теплоснабжения естественной циркуляции наиболее подходит для построек до 60 квадратных метров площади. Максимальная длина контура, способного отапливать здание, составляет 30 метров. Важны высота строения и этажность дома, позволяющие установить разгонный стояк.

Схема естественной циркуляции непригодна для работы при низких температурах. Недостаточное увеличение объема теплоносителя не обеспечит необходимое давление в системе.

Возможности самотечной схемы:

  1. Подключение к теплым поламЦиркуляционный насос устанавливается на водяной контур, ведущий к полу. В остальном система работает как обычно. В случае отключения электроэнергии дом будет продолжать обогреваться.
  2. Работа с бойлеромУстановка нагревателя происходит наверху системы, чуть ниже расширительного бачка.

Для непрерывного функционирования бойлера можно смонтировать насос, вследствие чего схема теплоснабжения и горячего водоснабжения переходит в категорию принудительных систем. Также устанавливается обратный клапан, исключающий обратное движение теплоносителя.

Принудительная система с насосом

Для ускорения теплоносителя и сокращения времени обогрева помещения устанавливается насос. Скорость движения потока воды повышается до 0,3-0,7 м/с. Это увеличивает интенсивность теплоотдачи, и все ветви магистрали прогреваются равномерно.

Сооружают насосные схемы открытого и закрытого типов. В открытых контурах расширительный бачок размещают в самой высокой точке системы. Насос повышает давление, что позволяет увеличить трубопровод между котлом и радиаторами как по высоте, так и по длине.

Важные моменты организации принудительной системы:

  1. Схема с интегрированным насосом работает от электроэнергии. Для бесперебойного отопления в случае отсутствия электроснабжения насос помещают на байпас.
  2. Насос монтируют перед котлом на линии обратного трубопровода. До котла расстояние составляет 1,5 метра.
  3. При монтаже насоса важно обращать внимание на направление потока воды.

На обратке установлены два отсекающих крана и обводное колено с насосом циркуляции. При наличии напряжения в сети краны закрываются – теплоноситель движется через насос. В отсутствие напряжения вентили необходимо открыть – система перейдет на естественную циркуляцию.

На трубе подачи требуется установить обратный клапан, который устанавливается возле котла и препятствует обратному течению теплоносителя во время работы насоса.

Варианты разводки трубопровода в системе

От схемы расположения отопительных приборов Эффективность, экономичность и эстетичность системы теплоснабжения зависят от качества соединительных труб и их разводки.

Специфика однотрубной и двухтрубной схем

Горячая вода направляется к радиаторам, а затем возвращается в котел по различным маршрутам. В одноконтурной системе теплоноситель циркулирует по одной магистрали большого сечения, проходя через все радиаторы.

Преимущества однотрубной системы с самоциркуляцией:

  • минимальный расход материалов;
  • простота монтажа;
  • В квартире установлено небольшое число труб.

Главный минус однотрубной схемы — это неравномерный нагрев радиаторов. Чем дальше батарея от котла, тем слабее ее нагнетание тепла.

Если разводка труб длинная и число радиаторов велико, крайняя батарея может работать плохо. «Горячие» приборы отопления лучше размещать в комнатах с северным окном, детских и спальных.

Двухтрубная система отопления всё больше пользуется спросом.
Радиаторы подключают к трубам подачи и обратной магистрали. В системе возникают замкнутые контуры между радиаторами и источниками тепла.

Основные плюсы системы:

  • все отопительные приборы равномерно разогреваются;
  • Регулировка температуры обогрева каждого радиатора индивидуально.
  • надежность эксплуатации схемы.

Установка двухконтурной системы влечет за собой большие финансовые затраты и работы по монтажу. Прокладка двух линий коммуникаций по строительным конструкциям представляет больше сложности.

Благодаря двум трубам система просто регулируется, доставляя теплоноситель с одинаковой температурой ко всем радиаторам.

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

В зависимости от расположения трубы с горячей водой различают верхнюю и нижнюю подводку.

В системах отопления с верхней разводкой воздух выходит самостоятельно через расширительный бак, который связан с атмосферой.

При верхнем расположении труб горячая вода поступает по главной трубе и распределяется по радиаторам через разводящие трубопроводы. Такая система обогрева подходит для одно- и двухэтажных домов.

Нижняя разводка — практичная система теплоснабжения. Подающая труба располагается внизу рядом с обраткой. Теплоноситель движется снизу вверх. Вода, проходя через радиаторы, по обратному трубопроводу возвращается в котел. Батареи оснащены… кранами Маевского для удаления воздуха из магистрали.

В отопительных системах с нижним подключением труб требуется установка вентилей для удаления воздуха; самым доступным вариантом служит кран Маевского.

Вертикальные и горизонтальные стояки

Разводку трубопроводов осуществляют двумя способами: вертикальным и горизонтальным, в зависимости от положения магистральных стояков. При первом методе радиаторы каждого этажа соединяют с вертикальными стояками.

При строительстве многоэтажных домов с мансардой возможно использование вертикальной разводки труб с последующим утеплением.

Особенности «вертикальных» систем:

  • отсутствие воздушных пробок;
  • подходит для теплоснабжения высотных построек;
  • поэтажное подключение к стояку;
  • Трудности монтажа индивидуальных счетчиков тепла в высотных зданиях.

При горизонтальной разводке радиаторы одного этажа подключают к одному стояку. В этом случае требуется меньше труб и установка обходится дешевле.

Горизонтальные стояки чаще всего используют в одном-двух этажных постройках. Такая система монтажа полезна для панельно-каркасных домов и жилых зданий без внутренних стен.

Обустройство гравитационного типа отопления

Проектирование автономной системы отопления целесообразно поручить теплотехническим специалистам. В проектной документации указываются тип отопления, схема подключения радиаторов и движение теплоносителя, предложенные характеристики оборудования, число радиаторов и протяженность трубопроводов.

Расчет системы теплоснабжения

Нужно вычислить гидродинамические параметры системы для последующего подбора наилучшего диаметра труб.

В системе отопления котёл лучше устанавливать в подвале или цокольном этаже. Это увеличивает длину стояка, по которому циркулирует теплоноситель.

Для расчета значения циркуляционного напора (Рц) необходимо иметь следующие данные:

  1. Расстояние от котла до радиатора. hЧем дальше друг от друга находятся приборы, тем устойчивее циркуляция.
  2. Давление остывшей (Ро) и нагретой (Pr) воды.

Давление циркуляции определяется исключительно разницей температур теплоносителя; точные значения приведены в таблицах.

Разница температур теплоносителя влияет на давление в системе. Повышенная температура увеличивает давление. Важно контролировать температуру поступающей жидкости.

На ширину сечения трубопровода Тип материала влияет на эффективность работы. Диаметр стальной трубы не может быть меньше 50 миллиметров. После разветвления сечение магистрали уменьшается на один размер. Обратка же собирается с последующим увеличением сечения.

Объем расширительного бака важен: он должен составлять не менее 5% от общего объема теплоносителя. При недостаточном объеме возможно вытекание воды из системы или разрыв труб.

Подбор основных комплектующих

В качестве источника тепла для открытых систем предпочтительнее котлы, использующие твердое топливо или мазут. Установка электрокотлов Установка и эксплуатация газового оборудования запрещены. Воздушные пробки в магистрали могут стать причиной аварии.

Мощность нагревателя рассчитывается по норме: один киловатт тепла на десять квадратных метров площади дома. С учетом теплоизоляции помещения к результату прибавляют от десяти до тридцати процентов.

Котел располагается в отдельной комнате с принудительной вентиляцией. Его устанавливают на огнестойкий материал или бетонный пол.

Расширительный бак в системе отопления, работающей по принципу гравитации, необходимо изготавливать из стали. Использование полимерных материалов крайне нежелательно. Достаточно резервуара объемом 8-15 литров для отопления небольшого одноэтажного дома.

Простейший открытый расширительный бак — это сосуд любой формы с дыркой для выхода воздуха и заправки теплоносителем, а также переливным шлангом.
Так создают домашние расширительные бачки из разных резервуаров, вмещающие 4-10% от всей жидкости.
Открытые расширительные бачки размещают в самой высокой точке системы. При расположении на неотапливаемом чердаке необходимо утеплить конструкцию.
Трубу, подающую теплоноситель, можно установить, как и завернуть, или заварить в любой точке. Необходимо подобрать для подключения наивысшую точку бачка.

При монтаже трубопроводов применяют трубы, изготовленные из разных материалов:

  1. СтальныеОтличаются хорошим теплопередачей и устойчивостью к высоким давлениям.
    Недостатки — сложность установки и требование сварки.
  2. ПолипропиленовыеК преимуществам относятся стойкость к перепадам температуры, прочность, надежная изоляция и легкая установка. Гарантированный срок эксплуатации – 25 лет.
  3. МеталлопластиковыеМатериал устойчив к коррозии, препятствует забиванию трубопровода. К недостаткам магистрали относятся ограниченный срок службы (до 15 лет) и большая цена.
  4. МедныеТрубы с наилучшей теплоотдачей и устойчивостью к высоким температурам, до +500°C. Основной недостаток – высокая цена материала.

В открытом контуре теплоснабжения устанавливаются радиаторы, выполненные из металлов высокой прочности.

Стальные модели наиболее популярны из-за идеального сочетания внешнего вида, цены и тепловой мощности.

Из-за тонких стенок, малого веса и большой теплоотдачи стальные радиаторы похожи на конвекторы. Помещения нагреваются быстро за счёт ускорения воздушных потоков.

Этапы монтажа открытой системы

Организация системы отопления с использованием гравитации выполняется в несколько шагов.

  1. Монтаж котлаУстанавливают оборудование либо на полу, либо на стене, выбор варианта обусловлен размерами котла.
  2. Разводка трубопровода Строительство должно проводиться по выбранной схеме и проекту. Рекомендуется следовать назначенному углу наклона трубного контура.
  3. Установка радиаторов отопления и подключение их к системе.
  4. Монтаж расширительного бака и его утепление.
  5. Соединение всех элементовПроверка герметичности соединений и первый пуск системы.

После котла, на магистрали подачи, целесообразно разместить датчик температуры для оценки функционирования системы отопления.

Монтаж системы отопления следует проводить летом. Создание трубопроводов и пуск в работу займут примерно неделю.

Особенности сборки принудительной схемы

Для успешного функционирования системы принуждения требуется правильный подбор циркуляционный насос и грамотно «врезать» его в магистраль теплоснабжения.

Выбор циркуляционного насоса

При выборе насосного оборудования следует учитывать мощность и напор устройства. Эти показатели зависят от площади обогреваемой комнаты.

Ориентировочные показатели:

  • Для домов площадью 250 квадратных метров подойдёт насос с мощностью 3,5 кубических метров в час и напором 0,4 атмосферы.
  • В комнатах площадью 250-350 квадратных метров устанавливают устройство производительностью 4,5 кубических метра в час при давлении 0,6 атмосферы.
  • При площади дома от 350 до 800 квадратных метров подходит насос с мощностью 11 кубических метров в час и напором минимум 0,8 атмосферы.

При тщательном подборе специалисты обращают внимание на длину системы отопления, разновидность и число радиаторов, материал и диаметр труб, а также тип котла.

Установка насоса в магистраль

Установка насоса осуществляется на обратном трубопроводе, чтобы через него циркулировал не перегретый теплоноситель. На подающий трубопровод можно монтировать современные модели из материалов, стойких к высоким температурам.

Циркуляция воды во время установки насоса должна сохраняться. Гидростатическое давление в любой точке трубопровода при работе насоса должно превышать нулевое значение.

Четыре приемлемых варианта схем отопления с насосной циркуляцией и открытым расширительным баком. Давление системы поддерживается требуемым уровнем.

Вариант 1. Установка расширительного бака. Несложный метод модернизации системы естественного циркуляции в систему принудительной. Создание проекта потребует просторного подпольного помещения.

Вариант 2. Перенос резервуара на отдаленный стояк — трудозатратный этап реконструкции устаревшей системы. Организация новой непоследовательна. Существуют более простые и эффективные решения.

Вариант 3. Труба расширительного бачка расположена возле патрубка насоса. Чтобы изменить тип циркуляции, отсоедините резервуар от подающей магистрали и подсоедините его к обратной линии – после циркуляционного насоса.

Вариант 4. Насос функционирует в системе подачи жидкости. Это наипростейший метод модернизации системы. Однако, такой подход обуславливает неблагоприятные эксплуатационные условия для насоса, которые не все устройства могут выдержать из-за высоких температур.

Выводы и полезное видео по теме

Советы по установке отопительной системы с естественным движением теплоносителя.

Установка циркуляционного насоса: пошаговое руководство.

Для организации качественной системы отопления важно выбрать подходящую схему, рассчитать параметры трубопровода, подобрать детали и выполнить монтаж по технологии. Самостоятельная установка возможна при наличии опыта в сантехнике, но проект лучше заказать у специалистов.

Интересует организация и устройство разводки открытого контура водоснабжения? Оставьте свой вопрос внизу.


Santyago