Как устроена система отопления открытого типа – схема отопительной системы

Как устроена система отопления открытого типа – схема отопительной системы

Для обогрева загородных и дачных домов применяются следующие типы разводок:

1. Однотрубная. Все радиаторы присоединяются к единственной магистрали, проходящей по периметру помещения или здания. Поскольку горячий и охлажденный теплоноситель движутся по одной трубе, каждая последующая батарея получает меньше тепла, нежели предыдущая.
2. Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
3. Попутная (петля Тихельмана). То же, что и двухтрубная, только охлажденная вода течет в одинаковом направлении с горячей, а не возвращается в противоположном (показано ниже на схеме).
4. Коллекторная или лучевая. Каждая батарея получает теплоноситель по отдельному трубопроводу, подключенному к общей гребенке.

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Однотрубная горизонтальная схема оправдывает себя в одноэтажных домиках небольшой площади (до 100 м²), где обогрев обеспечивают 4—5 радиаторов. Больше подключать к одной ветви не стоит, последние батареи будут слишком холодными. Вариант с вертикальными стояками годится для здания в 2—3 этажа, но в процессе реализации придется проходить перекрытия трубами чуть ли не каждой комнате.

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Двухтрубная схема с тупиковыми ветвями (показана в начале статьи) довольно проста, надежна и однозначно рекомендована к применению. Если вы владелец коттеджа площадью до 200 м² высотой 2 этажа, то разводку магистралей делайте трубами с проходным сечением DN 15 и 20 (внешний диаметр – 20 и 25 мм), а для подсоединения радиаторов возьмите DN 10 (снаружи – 16 мм).

Попутная схема движения воды (петля Тихельмана)

Петля Тихельмана наиболее уравновешена гидравлически, но сложнее в монтаже. Трубопроводы придется класть по периметру комнат либо всего дома и проходить под дверями. По факту «попутка» обойдется дороже двухтрубной, а результат выйдет примерно одинаковым.

Лучевая система тоже проста и надежна, вдобавок вся разводка успешно прячется в полу. Подсоединение ближних батарей к гребенке выполняется трубами 16 мм, отдаленных – 20 мм. Диаметр магистрали от котла – 25 мм (DN 20). Недостаток данного варианта – цена коллекторного узла и трудоемкость монтажа с прокладкой магистралей, когда напольное покрытие уже сделано.

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

Принцип работы системы с принуждением

Циркуляционный насос – это небольшой электрический прибор, который устроен предельно просто. Внутри корпуса находится крыльчатка, она вращается и придает теплоносителю, циркулирующему по системе, необходимое ускорение. Электромотор, обеспечивающий вращение, потребляет совсем немного электроэнергии, всего 60-100 Вт.

Наличие такого устройства в системе значительно упрощает ее проектирование и монтаж. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет использовать отопительные трубы малого диаметра, расширяет возможности при выборе котла отопления и радиаторов.

Очень часто система, изначально созданная с расчетом на естественную циркуляцию, работает неудовлетворительно из-за низкой скорости движения теплоносителя по трубам, т.е. низкого циркуляционного напора. В этом случае установка насоса поможет решить проблему.

Однако не следует слишком увлекаться скоростью воды в трубах, поскольку она не должна быть чрезмерно высокой. Иначе со временем конструкция может просто не выдержать дополнительного давления, на которое она не рассчитана.

Если в системах с естественной циркуляцией теплоносителя можно использовать открытый расширительный бак, то в принудительных схемах следует отдать предпочтение закрытой герметичной емкости

Для жилых помещений рекомендованы следующие предельные нормы скорости передвижения теплоносителя:

• при условном проходе трубы в размере 10 мм – до 1,5 м/с;
• при условном проходе трубы в размере 15 мм – до 1,2 м/с;
• при условном проходе трубы в размере 20 мм или больше – до 1,0 м/с;
• для подсобных помещений жилых домов – до 1,5 м/с;
• для зданий вспомогательного назначения – до 2,0 м/с.

В системах с естественной циркуляцией расширительный бак обычно ставят на подачу. Но если конструкция будет дополнена циркуляционным насосом, обычно рекомендуется переместить накопитель на обратку.

Устройство циркуляционного насоса очень простое, задача этого прибора – придать теплоносителю ускорение, достаточное для преодоления гидростатического сопротивления системы

Кроме того, вместо открытого бачка следует поставить закрытый. Только в небольшой квартире, где отопительная система имеет небольшую протяженность и простое устройство, можно обойтись без такой перестановки и пользоваться старым расширительным баком.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком

Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы

Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.
Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.

Преимущества открытой системы отопления

• простое обслуживание системы;
• отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
• равномерный прогрев отапливаемого помещения;
• быстрый пуск и остановка системы;
• независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
• высокая надёжность;
• не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

• возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
• воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
• возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
• медленный нагрев системы после включения;
• необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
• невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
• достаточна громоздка;
• низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

• простой монтаж;
• нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
• возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
• путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
• из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
• самостоятельное регулирование давления;
• система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
• возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

• самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
• при работе насоса требуется электричество;
• для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
• при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
• размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
• бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
• возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжнее для него.

Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.

Нормы и требования к автономному отоплению

Перед проектированием отопительной конструкции необходимо заглянуть в СНиП 2.04.05-91, где изложены основные требования к трубам, обогревательным приборам и запорной арматуре.

Общие нормы сводятся к тому, чтобы обеспечить в доме комфортный микроклимат для проживающих в нем людей, правильно оборудовать систему отопления, предварительно составив и утвердив проект.

Многие требования сформулированы в виде рекомендаций в СНиП 31-02, который регламентирует правила строительства одноквартирных домов и обеспечения их коммуникациями.

Отдельно оговариваются положения, связанные с температурой:

• параметры теплоносителя в трубах не должны превышать отметки +90ºС;
• оптимальные показатели находятся в рамках +60-80ºС;
• температура наружной поверхности нагревательных приборов, находящихся в зоне прямого доступа, не должна превышать 70ºС.

Трубопроводы систем отопления рекомендовано устраивать из латунных, медных, стальных труб. В частном секторе преимущественно используются полимерные и металлопластиковые трубные изделия, допущенные к применению в строительстве.

Трубопроводы контуров водяного отопления чаще всего прокладываются открытым способом. Скрытая прокладка допускается при устройстве “теплых полов”

Способ прокладки отопительного трубопровода может быть:

• Открытым. Предполагает прокладку по строительным конструкциям с креплением клипсами и хомутами. Допускается при устройстве контуров из металлических труб. Использование полимерных аналогов разрешено, если исключается их повреждение от термического или механического воздействия.
• Скрытым. Предполагает прокладку трубопроводов в штробах или каналах, выбранных в строительных конструкциях, в плинтусах или за защитно-декоративными экранами. Замоноличивание контура допускается в постройках, рассчитанных минимум на 20 лет эксплуатации и при сроках службы труб не менее 40 лет.

В приоритете открытый способ прокладки, потому что проектирование трассы трубопровода должно предусматривать свободный доступ к любому элементу системы для проведения ремонта или замены.

Трубы скрывают в редких случаях, только тогда, когда подобное решение продиктовано технологической, гигиенической или конструктивной необходимостью, например при устройстве “теплых полов” в бетонной стяжке.

При прокладке трубопровода систем с естественным движением теплоносителя необходимо соблюдать уклон 0,002 – 0,003. Трубопроводы насосных систем, внутри которых теплоноситель движется со скоростью не менее 0, 25 м/с, не нуждаются в обеспечении уклонов

При открытой прокладке магистрали участки, пересекающие неотапливаемые помещения, должны быть обеспечены теплоизоляцией, соответствующей климатическим данным региона строительства.

Трубопроводы автономного отопления с естественным типом циркуляции должны устанавливаться в сторону движения теплоносителя, чтобы нагретая вода самотеком достигала батарей, а после остывания тем же способом двигалась по магистрали обратки в котел. Магистрали насосных систем сооружаются без уклона, т.к. в нем нет необходимости.

Оговаривается использование различных типов расширительных баков:

• открытые, применяемые для систем как с насосным, так и с естественным принуждением, следует устанавливать над главным стояком;
• закрытые мембранные устройства, применяемые исключительно в принудительных системах, устанавливаются на обратной магистрали перед котлом.

Расширительные бачки предназначены для компенсации теплового расширения жидкости при нагревании. Нужны они для сброса излишков в канализацию или банально на улицу, как в случае с простейшими открытыми вариантами. Закрытые капсулы практичней, потому что не требуют участия человека в регулировке давления системы, но дороже.

Расширительный бачок открытого типа устанавливается в наивысшей точке системы. Кроме обеспечения резерва для расширения жидкости на него еще возложена задача отведения воздуха. Закрытые бачки ставят перед котлом, для отведения воздуха используют воздухоотводчики и сепараторы

При выборе запорной арматуры предпочтение отдается шаровым кранам, при выборе насосной установке – оборудованию с напором до 30 кПа и производительностью до 3,0 м3/ч.

Бюджетные открытие разновидности необходимо периодически пополнять из-за стандартного выветривания жидкости. Под их установку необходимо существенно усиливать чердачное перекрытие и утеплять чердак.

Радиаторы и конвекторы рекомендуется монтировать под окнами, в удобных для обслуживания местах. Роль нагревательных элементов в ванных комнатах или санузлах могут играть полотенцесушители, подключенные к отопительным коммуникациям

Устройство подпитки для системы отопления

Исполнительный механизм

Если подпитка осуществляется механическим способом, то все манипуляции производятся посредством одной задвижки. В автоматических узлах применяются различные виды дистанционно управляемой арматуры. Но в большинстве случаев используется редукционный клапан автоматической подпитки системы отопления. Обычно это комбинированное устройство, которое включает в себя запорный клапан, обратный клапан и редуктор давления. Он может быть механическим, либо обладать электрическими контактами для управления насосом.

Устройство настраивается на необходимый диапазон рабочего давления. При достижении нижнего порога давления теплоносителя (допустим, на 5 или 10 процентов) мембрана высвобождает пружину, которая двигает рабочий шток с конусом, закрывающий проточное отверстие клапана. После накачки системы до необходимого уровня давления мембрана сдавливает пружину и штоком перекрывает проток.

Устройство редукционного клапана для автоматической подпитки

Регулировка давления срабатывания клапана осуществляется посредством винта, расположенного сверху устройства. После установки в нужное положение его фиксируют контргайкой. Для визуального контроля давления при настройке клапан снабжается манометром.

Обратный клапан

Горячая вода из отопительной системы ни в коем случае не должна попадать в трубы холодного водоснабжения. Во-первых, это может привести к развитию бактерий в питьевой воде. Во-вторых, отработанный теплоноситель может оказаться довольно вредным для человека, так как в нём накапливаются продукты коррозии. В-третьих, так мы теряем теплоноситель, что опять-таки негативно сказывается на работе отопительной установки. Обратное движение теплоносителя может возникать во время подпитки, если давления в подающей магистрали недостаточно (в водопроводе оно ниже, чем в отоплении), либо во время эксплуатации, если запирающий вентиль «не держит».

Обратный клапан всегда устанавливается сзади исполнительного устройства, часто он встроен в корпус редукционного клапана. В последнее время узел подпитки также снабжают обратным клапаном спереди или используют так называемый «прерыватель протока».

Насос и накопитель

Основная задача насоса – повысить давление в подающем трубопроводе, например, когда давление в трубах холодного водоснабжения бывает ниже, чем в отопительной системе. Поэтому ни в ручном режиме, ни автоматикой добавить воду в отопление не получится. А при отсутствии или неправильной работе обратного клапана произойдёт ещё и дополнительная потеря теплоносителя.

Напольный узел подпитки с вертикальным насосом

Важно! Для частных домов могут использоваться погружные подпиточные насосы для отопления вертикального исполнения, которые берут воду из колодцев. Накопительный бак, подключенный к узлу подпитки, позволяет всегда иметь запас воды, которой можно восполнить систему вне зависимости от уровня давления в питьевом трубопроводе

Для ручного пополнения теплоносителя в гравитационных схемах применяется ёмкость, расположенная выше расширительного бака, то есть где-то на чердаке. В автоматических системах подпитки часто используется гидроаккумулятор с мембраной, который всегда находится под давлением

Накопительный бак, подключенный к узлу подпитки, позволяет всегда иметь запас воды, которой можно восполнить систему вне зависимости от уровня давления в питьевом трубопроводе. Для ручного пополнения теплоносителя в гравитационных схемах применяется ёмкость, расположенная выше расширительного бака, то есть где-то на чердаке. В автоматических системах подпитки часто используется гидроаккумулятор с мембраной, который всегда находится под давлением.

Фильтрующие элементы

Примеси, которые находятся в воде, могут негативно повлиять на работу отопления и даже вывести из строя отопительные приборы и устройства. Лучше всего фильтрацию и подготовку воды производить сразу на «входе». Для механической очистки теплоносителя используют сетчатые фильтры, которые монтируют до редукционного клапана. Иногда грязевики являются неотъемлемой частью исполнительного устройства. Для умягчения воды (в основном – борьбы с солями кальция) используют фильтры, которые связывают и осаживают «ненужные» вещества посредством химических реагентов.

Автоматическая подпитка расположена на байпасе

Варианты разводки трубопровода в системе

От схемы расположения отопительных приборов и соединяющих труб зависит эффективность, экономичность и эстетичность системы теплоснабжения. Выбор разводки определяется исходя из конструктивных особенностей и площади дома.

Специфика однотрубной и двухтрубной схем

Нагретая вода поступает к радиаторам и обратно в котел разными способами. В одноконтурной системе теплоноситель подается через одну магистраль большого диаметра. Трубопровод проходит через все радиаторы.

Преимущества однотрубной системы с самоциркуляцией:

• минимальный расход материалов;
• простота монтажа;
• ограниченное количество труб внутри жилого помещения.

Основной недостаток схемы с одной трубой, выполняющей обязанности подачи и обратки, заключается в неравномерном прогреве радиаторов отопления. Интенсивность нагрева и теплоотдача батарей падает по мере их отдаленности от котла.

При длинной цепочке разводки и большом количестве радиаторов последняя батарея может оказаться совершенно неэффективной. «Горячие» приборы отопления рекомендуется устанавливаться в комнатах северной стороны, детских и спальнях

Двухтрубная схема отопления уверенно отвоевывает позиции. Радиаторы соединяют обратный и подающий трубопровод. Между батареями и источником тепла образуются локальные кольца.

• все отопительные приборы равномерно разогреваются;
• возможность регулировки нагрева каждого радиатора отдельно;
• надежность эксплуатации схемы.

Двухконтурная система требует больших вложений и трудозатрат. Выполнить монтаж двух веток коммуникаций по строительным конструкциям будет сложнее.

Двухтрубная система легко балансируется, обеспечивая подачу теплоносителя одинаковой температуры во все приборы отопления. Комнаты помещения прогреваются равномерно

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

Зависимо от места размещения магистрали, подающей горячий теплоноситель, различают верхнюю и нижнюю подводку.

В открытых системах отопления с верхней разводкой нет необходимости в использовании устройств для отвода воздуха. Излишки его сбрасываются через сообщающуюся с атмосферой поверхность расширительного бачка

При верхней разводке теплая вода поднимается по главному стояку и через разводящие трубопроводы передается в радиаторы. Устройство такой системы отопления целесообразно в одно- и двухэтажных коттеджах и частных домах.

Достаточно практична система теплоснабжения с нижней разводкой. Подающая труба размещается внизу, рядом с обраткой. Движение теплоносителя в направлении снизу вверх. Вода, пройдя через радиаторы, по обратному трубопроводу направляется в нагревательный котел. Батареи оборудуются кранами Маевского для удаления воздуха из магистрали.

В системах отопления с нижней разводкой возникает необходимость в использовании устройств для отвода воздуха, простейшим из которых является кран Маевского

Вертикальные и горизонтальные стояки

По типу положения магистральных стояков различают вертикальные и горизонтальные способы разводки трубопровода. В первом варианте радиаторы всех этажей подключаются к вертикально расположенным стоякам.

Вертикальную разводку используют при обустройстве домов в два, три и более этажа с чердачным помещением, в пределах которого можно проложить и утеплить трубопровод

Особенности «вертикальных» систем:

• отсутствие воздушных пробок;
• подходит для теплоснабжения высотных построек;
• поэтажное подключение к стояку;
• сложности установки квартирных теплосчетчиков в многоэтажных домах.

Горизонтальная разводка предусматривает подключение радиаторов одного этажа к единому стояку. Преимущество схемы – для устройства используется меньше труб, стоимость установки ниже.

Горизонтальные стояки, как правило, применяются в одно- и двухэтажных помещениях. Обустройство системы актуально в панельно-каркасных домах и жилых зданиях без простенков

Комплектация открытой системы

Отопление открытой разновидности выполняется с использованием следующих комплектующих элементов:

• котел;
• расширительный бак (атмосферная разновидность);
• водопроводные трубы;
• радиаторы отопления;
• обратный трубопровод;
• циркуляционный насос (если используется водяное отопление открытого типа с насосом);
• кран первичного заполнения;
• вентиль для слива воды.

Рассмотрим подробно особенности и характеристики основных составляющих элементов.

Котел

При устройстве отопления открытого типа можно использовать следующие разновидности котлов:

1. Агрегаты, работающие на газовом топливе, применяют там, где к дому можно проложить газовую магистраль. Этот вариант самый выгодный по причине доступной цены энергоресурсов. Однако предварительно придется делать проект и согласовывать его в соответствующих службах.
2. Твердотопливные котлы можно использовать в регионах, где легко можно купить уголь или заготовить дрова. Современные приборы довольно экономичные, имеют высокий КПД и не нуждаются в постоянном контроле.
3. Электрические бойлеры применяют реже, потому что они проигрывают в экономичности другим разновидностям.

1. Комбинированные многофункциональные котлы являются оптимальным решением, потому что могут работать в нескольких режимах с использованием разных энергоносителей.

Циркуляционный насос

Хоть открытый контур и может работать на естественной циркуляции, если есть возможность, то лучше установить насос. Так удастся увеличить эффективность отопления. Хоть прибор и потребляет электроэнергию, он дает существенную экономию основного энергоносителя, который использует котел.

При выборе подходящего насоса учитывают диаметр трубы, куда он будет врезаться, производительность агрегата и напор жидкости. Выбор насоса осуществляется с учетом его технических характеристик под конкретную отопительную систему.

Расширительный бак

Бачок можно сделать самостоятельно или купить готовый. Лучше применять емкости из нержавеющего металла. Бак должен иметь съемную или откидную крышку для контроля уровня жидкости. Сверху устанавливается патрубок для стока лишней воды.

Существует несколько вариантов установки расширительной емкости:

• в наивысшей точке;
• на обратке;
• на дальнем стояке;
• с насосом, который установлен на подаче.

Радиаторы отопления

Вы можете использовать следующие виды радиаторов:

1. Чугунные батареи идеально подходят для открытого отопления. За счет высокой инертности чугунных радиаторов достигается внушительная экономия на энергоносителе.
2. Стальные батареи легкие и недорогие. Если они имеют антикоррозионное покрытие, то прослужат довольно долго. Однако в открытых контурах их лучше не применять из-за быстрого остывания, что приведет к частой работе котла и значительным расходам энергоресурсов.
3. Алюминиевые радиаторы легко и быстро устанавливаются и отличаются долговечностью. Они обладают высокой теплоотдачей и хорошей тепловой емкостью. Однако алюминий подвержен кислородной коррозии, поэтому выбирайте приборы с антикоррозионным покрытием.
4. Биметаллические радиаторы хоть и дорогие, но объединяют в себе достоинства всех вышеперечисленных батарей. Они подходят для отопительных систем с высоким давлением. Однако монтировать их в частных домах с открытым контуром, в котором поддерживается атмосферное давление, нецелесообразно.

Трубы открытой системы отопления

Для устройства отопительного контура важно выбрать трубы из подходящего материала, а также определиться с их диаметром. Для устройства открытого отопления можно выбрать следующие варианты:

Для устройства открытого отопления можно выбрать следующие варианты:

• стальные и металлические трубы почти не используются сегодня, потому что очень тяжеловесные и сложно монтируются;
• медные трубопроводы качественные, надежные, но дорогостоящие;
• металлопластиковые трубы довольно качественные, но надежность фитинговых соединений оставляет желать лучшего и нуждается в постоянном контроле протечек;
• самым лучшим вариантом считаются трубопроводы из сшитого полиэтилена с армированием и защитой от кислородного окисления (они очень надежные и легко монтируются);
• самый недорогой вариант – это использование полипропиленовых труб с армированием стекловолокном (для монтажа понадобится сварочный аппарат, который можно взять в аренду).

Группа безопасности котла

Группа (блок) безопасности котла состоит из предохранительного клапана, манометра и воздухоотводчика. Установка этих элементов также входит в стоимость монтажа водяного отопления. Манометр показывает давление, а воздухоотводчик – отводит воздух из системы.

В случае неправильной эксплуатации или сбоя в оборудовании отопительной системы может возникнуть резкое повышение давления. Это может послужить причиной разрушения некоторых элементов отопительной системы, а в случае совсем неблагоприятного развития событий – разрушения строения и даже угрозы жизни людей. Именно поэтому в каждую отопительную систему отопления или горячего водоснабжения в обязательном порядке входит предохранительный клапан для отопления.

Группа безопасности котла

Как было замечено ранее, предохранительный клапан служит для того чтобы защитить систему отопления от чрезмерного давления. В данном случае самыми подверженными таким ситуациям являются системы с паровыми котлами. Но подобная ситуация может возникнуть и в более привычной для нас системе – водяном отоплении.

Случаи резкого повышения давления:

• Резкое повышение температуры воды, вследствие чего появляется пар (обычно при спускании воды из системы);
• Подпитка системы отопления частного дома слишком большим количеством воды (в случае отказа автоматических систем).

А ведь заполнение системы происходит с температурой около 15-ти градусов. Очевидно, что при отоплении температура носителя тепла увеличивается и расширяется в объеме. Именно для защиты системы и предназначена такая регулирующая арматура для отопления. Клапан входит в трубопроводную арматуру, которая в автоматическом режиме защищает систему отопления от чрезмерного давления за счет того, что часть теплоносителя удаляется из оборудования. Чаще всего применяются пружинные клапаны, они производят противодействие давлению силой пружины.

Клапаны открытого типа функционируют без использования противодавления и выводят излишнюю жидкость из отопительной системы. Регулирующий клапан на отопление закрытого типа сбрасывает носитель тепла в трубопровод, работая с применением противодавления.

Чтобы монтаж водяного отопления был сделан качественно и надежно, следует правильно установить предохранительные устройства. Правила установки прописываются в нормативных документах, они могут различаться зависимо от того, какая мощность оборудования и рабочее давление.

• Предохранительный клапан в системе отопления должен ставиться на подающем трубопроводе непосредственно сразу после котла. При определенном уровне мощности два устройства врезаются и дублируются.
• В системах со снабжением горячей воды клапан ставится на выходе горячей воды в верхней точке бойлера.
• Монтаж системы водяного отопления предполагает отсутствие разнообразных устройств между клапанами и магистральными трубами. Также нельзя сужать трубы на диаметр менее, чем условный диаметр клапана.
• Сбросные патрубки необходимо подсоединять к линии трубопроводов достаточного размера диаметра, выводятся они в специальное безопасное место или канализационную сеть.

Подбор условного диаметра клапана должен производиться по методикам, которые разработаны и утверждены соответствующими органами. Именно поэтому в данном случае необходимо обратиться к специалистам. Если нет такой возможности, то существуют специальные программы, производящие расчет водяного отопления частного дома.

Проверка работы клапана представляет собой принудительное его открытие, производить ее желательно регулярно. Проверка давления открытия и регулирование следует производить около 1 раза в год, как раз перед тем, как начнется отопительный сезон.

Открытая система отопления с циркуляционным насосом для частного дома: принцип работы, схема и устройство

В частных жилых зданиях монтируют два типа систем для отопления, от их конструктивного исполнения зависит, как залить теплоноситель.

Открытая самотечная

В домах высотой не более двух этажей при установке для обогрева помещений только теплообменных радиаторов, обычно устраивают самотечную отопительную систему с баком большой емкости вверху. Круговая циркуляция теплоносителя по контуру происходит самотечным путем за счет выталкивания холодными водными массами нагретой в котле менее плотной горячей воды. Трубопровод прокладывают с некоторым уклоном в сторону котла с таким расчетом, чтобы жидкость из обратной линии поступала в нагреватель самотеком.

Отопительная магистраль имеет только одну открытую для внешнего доступа точку в виде расширительного бачка, через него обычно и производят залив антифриза в систему отопления дома. После испарения или утечек долить воду можно также через бак. Не исключен вариант и нижней заливки теплового носителя в гравитационную систему через вмонтированный в самую нижнюю точку трубопровода сливной патрубок с запорным шаровым краном. Однако при таком способе придется подавать жидкость с напором, для чего понадобится специальное водонапорное оборудование – электронасос или его аналог ручного типа, опрессовочный аппарат.

Рис. 2 Конструкции гравитационной и закрытой систем

Закрытая

В зданиях большой этажности при наличии протяженных обогревательных контуров теплых полов, самотечная система не справится с большими объемами прокачки теплового носителя и высокими гидравлическими сопротивлениями линии. В этих случаях для обеспечения движения потока жидкости по длинному трубопроводу в магистраль добавляют циркуляционный электронасос (для теплых полов ставят еще один дополнительный агрегат), контур закрывают и вместо открытого накопительного бачка монтируют герметичный гидроаккумулятор.

Залив воды в систему отопления закрытого типа производят через спускной патрубок внизу трубопровода, для создания требуемого водного напора в линии тепловой носитель подают электронасосом или опрессовщиком.

Рис. 3 Сравнительная таблица параметров воды и гликолей

Составляющие и их назначение

Состав системы отопления закрытого типа

В общем закрытая система отопления состоит из определенного набора элементов:

• Котел с группой безопасности. Тут есть два варианта. Первый — группа безопасности встроена в котел (газовые настенные котлы, пеллетные и некоторые газогенераторные на твердом топливе). Второй — в котле группы безопасности нет, тогда ее устанавливают на выходе в подающем трубопроводе.
• Трубы, радиаторы, водяной теплый пол, конвекторы.
• Циркуляционный насос. Обеспечивает движение теплоносителя. Ставится в основном на обратном трубопроводе (тут ниже температуры и меньше возможностей перегрева).
• Расширительный бачок. Компенсирует изменения объема теплоносителя, поддерживая стабильное давление.

Теперь подробнее о каждом элементе.

Котел — какой выбрать

Так как закрытая система отопления частного дома может работать в автономном режиме, имеет смысл установить отопительный котел с автоматикой. В таком случае, настроив параметры, вам нет необходимости к этому возвращаться. Все режимы поддерживаются без вмешательства человека.

Самые удобные в этом плане газовые котлы. У них есть возможность подключения комнатного термостата. Выставленная на нем температура поддерживается с точностью до одного градуса. Упала она на градус, котел включился, нагревая дом. Как только сработал термостат (температура достигнута), работа останавливается. Комфортно удобно, экономно.

В некоторых моделях есть возможность подключения погодозависимой автоматики — это наружные датчики. По их показаниям котел корректирует мощность работы горелок. Газовые котлы в закрытых системах отопление — хорошее оборудование, которое может обеспечить комфорт. Жаль только, что газ есть не везде.

Двухтрубная закрытая система отопления в доме на два этажа (схема)

Не меньшую степень автоматизации могут дать электрические котлы. Кроме традиционных агрегатов на ТЭНах не так давно появились индукционные и электродные. Они отличаются компактными размерами и малой инерционностью. Многие считают, что они более экономичны, чем котлы на ТЭНах. Но и этот видотопительных агрегатов далеко не везде можно использовать, так как перебои с электроэнергией в зимнее время — частое явление во многих регионах нашей страны. А обеспечить электроэнергией котел мощность. в 8-12 кВт от генератора — дело очень непростое.

Более универсальны и независимы в этом плане котлы на твердом или жидком топливе. Важный момент: для установки котла на жидком топливе обязательно отдельное помещение — это требование пожарной службы. Котлы на твердом топливе могут стоять в доме, но это неудобно, так как во время топки с топлива падает много мусора.

Современные котлы на твердом топливе хоть и остаются оборудованием периодического действия (то разогреваются при топке, от остывают, когда закладка прогорела), но и они имеют автоматику, которая позволяет поддерживать в системе заданную температуру, регулируя интенсивность горения. Хотя степень автоматизации и не столь высокая, как у газовых или электрических котлов, но она есть.

Пример закрытой системы отопления с индукционным котлом

Не очень распространены в нашей стане котлы на пеллетах. Фактически это тоже твердое топливо, но котлы этого типа работают в непрерывном режиме. В топку автоматически подаются пеллеты (пока не закончен запас в буркере). При хорошем качестве топлива, чистка золы требуется один раз в несколько недель, а все параметры работы контролирует автоматика. Сдерживает распространение этого оборудования только его высокая цена: производители в основном европейские, и цены у них соответственные.

Немного о расчете мощности котла для систем отопления закрытого типа. Она определяется по общему принципу: на 10 кв. метров площади с нормальным утеплением берут 1 кВт мощности котла. Только брать «впритык» не советуют. Во-первых, бывают аномально холодные периоды, в которые вам может не хватить расчетной мощности. Во-вторых, работа на пределе мощности ведет к быстрому износу оборудования. Потому желательно мощность котла для системы брать с запасом 30-50%.

Группа безопасности

Ставится группа безопасности на подающий трубопровод на выходе из котла. Она должна контролировать его работу и параметры системы. Состоит из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана.

Группа безопасности котла ставится на подающем трубопроводе до первого ответвления

Манометр дает возможность контролировать давление в системе. По рекомендациям оно должно находится в пределах 1,5-3 Бар ( в одноэтажных домах это 1,5-2 Бар, в двухэтажных — до 3 Бар). При отклонении от данных параметров надо принимать соответствующие меры. Если давление упало ниже нормы, надо проверить нет ли где течи, а потом добавить некоторое количество теплоносителя в систему. При повышенном давлении все несколько сложнее: необходимо проверить в каком режиме работает котел, не перегрел ли он теплоноситель. Также проверяется работа циркуляционного насоса, корректность работы манометра и предохранительного клапана. Именно он должен сбрасывать излишек теплоносителя при превышении порогового значения по давлению. К свободному патрубку предохранительного клапана подсоединяют трубу/шланг, которую выводят в канализацию или дренажную систему. Тут лучше делать так, чтобы была возможность контролировать срабатывает ли клапан — при частом сбросе воды надо искать причины и устранять их.

Состав группы безопасности

Третий элемент группы — автоматический воздухоотводчик. Через него выводится воздух, попавший в систему. Очень удобное устройство, которое позволяет избавиться от проблемы воздушных пробок в системе.

Группы безопасности продаются в собранном виде (на фото выше), а можно купить все устройства отдельно и подключить их при помощи тех же труб, которыми делали разводку системы.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Обратите внимание, что в некоторых котлах имеется расширительный бак. Если его объема достаточно, установка второго не требуется.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Сравнение воды и незамерзаек

Заполнение системы отопления водой – наиболее популярный способ по следующим причинам:

• Вода – общедоступный и бюджетный вид теплового носителя, она является природным источником, поэтому ее применение экологично и безопасно.
• Наивысшая теплоемкость воды в 4200 Дж/кг∙К приводит к тому, что она долго подогревается и отдает тепловую энергию. Данное свойство позволяет транспортировать ее на большие расстояния с низкими потерями тепловой энергии.
• В сравнении с иными теплоносящими жидкостями, вязкость воды в 1,006 м2/с∙10-6 при 20 °С является самой низкой и падает с увеличением температуры нагрева. Указанный фактор приводит к снижению гидравлического сопротивления при ее перемещении по трубопроводу и соответственно к увеличению КПД отопления.
• Температурный коэффициент линейного расширения воды довольно низок, относительно температуры 0 °С при +80 °С она повышается в объеме всего лишь на 2,8%.
• Вода нейтральна по химсоставу и не оказывает разрушающего действия на широко применяемые в бытовых коммуникациях трубопроводы из термопластов – обычного, сшитого, термостойкого полиэтилена, полипропилена или их разновидностей с алюминиевой оболочкой – металлопластов.
• К недостаткам воды относят коррозионное влияние на металлы и присутствие в составе солей, которые при нагревании образует накипь, снижающую КПД оборудования и приводящую к засорам, выходу из строя теплопередающих элементов (ТЭНов). Чтобы избежать негативного воздействия накипи, вместо обычной контур заполняют дистиллированной водой.
• Главный недостаток воды, при котором вместо нее производят залив антифриза в систему отопления дома – ее высокая температура кристаллизации в 0 °С. При сильном охлаждении водной среды образуется лед с малой плотностью, вырастающий в объеме приблизительно на 10%. Это приводит к разрыву замерзших со льдом труб, теплообменных батарей, узлов котельного оборудования.

Рис. 4 Температуры кристаллизации водных растворов незамерзающих жидкостей

Чтобы избежать замерзания воды при аварийных ситуациях, в нее добавляют антифризы, имеющие следующие отличительные особенности:

• Незамерзайки обладают на 10% более низкой тепловой емкостью, поэтому их применение приводит к снижению КПД обогрева.
• Вязкость антифризов 5 – 7 раз больше водной, это означает, что для их проталкивания по трубам понадобится большая мощность электронасоса, а гидравлическое сопротивление возрастет.
• Незамерзайки обладают более высокой текучестью, чем вода, поэтому при их эксплуатации может понадобиться замена прокладок или уплотнений на стыках трубопроводов и подключенной арматуры другими более плотными материалами.
• Тепловое расширение гликолей в 1,5 раза выше воды, поэтому может понадобиться гидроаккумулятор с большей рабочей емкостью камеры.
• Заводские незамерзайки обычно рассчитаны на 5 лет (сезонов отопления), после чего их состав подвержен разложению с выпадением осадка. Если вовремя не произошла замена теплоносителя в системе отопления (время утилизации определяют по изменению цветовой окраски гликоля), в контуре вместе с трубами, котлом и батареями может появиться труднорастворимый осадок.
• Большинство гликолей функционируют до +115 °С, однако рабочую температуру не рекомендуется повышать более +70 °С. От перегревания их состав распадается с образованием труднорастворимого осадка.
• Существенное преимущество гликолей относительно воды – отсутствие расширения материала при кристаллизации, препарат превращается в подвижную шугу прежнего объема, которая при нагревании снова переходит в жидкое состояние.
• В состав многих антифризов входят присадки, понижающие вспенивание и их коррозионную активность – это существенно уменьшает количество ржавчины при нахождении их в магистралях с металлическими трубами и арматурой.
• После слива отработанных незамерзаек одна из проблем – их утилизация.
• Один из главных недостатков антифризов – отказ в обслуживании по гарантии многими фирмами-производителями котлов при заливке в их оборудование любого вида незамерзаек.

Рис. 5 Таблица зависимости температуры кристаллизации от концентрации этиленового гликоля

Антифризы для отопления и их особенности

В настоящее время наибольшей известностью у рядового потребителя пользуется несколько видов незамерзаек, обычно их реализуют в пластиковых канистрах емкостью 10, 20 или 50 литров. На упаковке указана предельная отрицательная температура раствора, он может быть использован в готовом виде или перед применением в него добавляют воду, руководствуясь специальными таблицами (зависимость температуры кристаллизации от объема антифриза в жидкости имеет нелинейный характер).

В состав любых незамерзаек входит активное вещество с различным процентным содержанием (обычно около 60 – 65%), дистиллированная или деионизированная вода (30 – 35%), присадки, ингибиторы коррозии (3 – 4%).

Рис. 6 Стоимость 10 л упаковки этиленгликолей

Этиленгликоль

В торговой сети реализуют этиленгликоль красного цвета в канистрах по 10 и 20 литров с точкой замерзания -30 или -65 °С. Препарат имеет сладкий вкус, является ядовитым при проникновении в человеческий организм, длительное вдыхание паров этиленового гликоля также может вызвать кратковременное расстройство здоровья.

Ядовитый этиленгликоль допускается эксплуатировать в закрытых контурах, где он при испарении не сможет оказать вредное влияние на человеческое здоровье. Эксплуатационный срок этиленового гликоля 5 лет, перед применением препарат разводят водой до концентрации, предполагающей получение нужной точки замерзания.

Пропиленгликоль

Незамерзайка из полипропилена зеленого цвета с дополняющим коммерческим наименованием ЭКО в отличии от своего этиленгликолевого аналога не только не ядовита, но и служит добавкой в пищевые продукты. Пропиленгликоль выпускают в одинаковой с этиленгликолем таре с температурой замерзания -20, -30 или -40 °С, его цена почти в 2 раза выше этиленгликолевого аналога.

По своим физическим параметрам (текучести, тепловому расширению, точке кристаллизации) пропиленгликоль близок к этиленгликолям за исключением вязкости, которая больше в 2 раза. Пропиленгликоль можно без опасений использовать как в открытых, так и закрытых отопительных контурах.

Рис. 7 Пропиленгликоли в упаковке по 10 кг и их цена

Глицерин

В продаже можно встретить незамерзайки на основе глицерина с температурой кристаллизации по цене, чуть выше или равной стоимости этиленгликоля, основные свойства препарата:

• Глицерин безвреден, его используют в закрытых и открытых системах.
• При превышении температурного предела в 115 °С глицерин разлагается с выделением ядовитого газа.
• Если содержание водной составляющей в растворе уменьшается, глицерин начинает пригорать и разлагаться.
• Обладает высокой вязкостью.
• Оказывает меньшее коррозионное воздействие на металлические детали, чем вода, благодаря введению в состав ингибиторов ржавчины.
• Подвержен вспениванию, которое убирается введением состав специальных присадок.
• Раствор глицерина имеет повышенную текучесть, требует применения плотных паронитовых или тефлоновых уплотнителей.
• Его температурная неустойчивость затрудняет настройку котла.
• Разлагается со временем с образованием труднорастворимого осадка и химически активных компонентов, отрицательно воздействующих на металлы.
• Препарат запрещен к использованию в странах Евросоюза.

С учетом вышеизложенных особенностей глицерина, его не рекомендуется использовать в контурах отопления – это не принесет существенной экономии финансовых средств, а устранение возникших с его применением проблем может вылиться в значительно более крупную сумму.

Рис. 8 Глицериновые незамерзайки

Необходимые расчеты

Очень важно правильно выполнить гидравлические расчеты, на их основании подбирается диаметр трубы для схемы отопления открытого типа с насосом.

Чтобы рассчитать циркуляционное давление, следует учитывать следующие параметры:

• Расстояние от центральной оси котла до центра отопительного прибора. Чем больше это значение, тем стабильнее циркулирует теплоноситель.
• Давление воды на выходе из котла и на входе в него. Циркуляционный напор определяется разницей температуры жидкости.

Диаметр трубопровода во многом зависит от материала, из которого они изготовлены. Стальные трубы для системы отопления должны иметь сечение не меньше 5 см. После разводки можно использовать трубы меньшего диаметра, а вот разводка, наоборот, должна расширяться.

Параметры расширительного бачка также имеют большое значение. Для эффективной работы системы следует использовать резервуар, объем которого составляет около 5% от объема всей жидкости в системе. Пренебрежение этим правилом может стать причиной разрыва труб или выплескиванию излишков воды.

Комплектация системы

Отопление открытого типа в частном доме требует установки котла, который работает на твердом топливе или мазуте. Дело в том, что такой тип отопления характеризуется периодическим образованием воздушных пробок, которые могут стать причиной аварии при использовании электрических и газовых котлов.

Рассчитать мощность котла отопления можно по стандартной схеме, согласно которой для обогрева 10 м2 площади помещения требуется 1 кВт энергии плюс 10-30% в зависимости от качества теплоизоляции.

В качестве материала для расширительного резервуара не стоит использовать полимеры, оптимальным вариантом в этом случае будет сталь. Объем бака зависит от площади отапливаемого помещения, к примеру, в системе теплоснабжения небольшого строения высотой в один этаж может использоваться расширительный бачок на 8-15 литров.

Что касается труб для схемы системы отопления с циркуляционным насосом, то в этом случае могут использоваться следующие материалы:

• Сталь. Для такого трубопровода характерна высокая теплопроводность и устойчивость к высокому давлению. Однако монтаж имеет некоторые сложности и требует использования сварочного оборудования.
• Полипропилен. Такая система отличается не сложным монтажом, прочностью и герметичностью, она способна выдерживать температурные колебания. Полипропиленовые трубы характеризуются безупречной эксплуатацией на протяжении четверти века.
• Металлопластик. Трубы из этого материала устойчивы к коррозии, на их внутренних стенках не образуются отложения, препятствующие естественному движению теплоносителя. Однако стоимость такой системы достаточно высокая, а срок ее эксплуатации составляет всего 15 лет.
• Медь. Трубопровод из меди считается самым дорогим, но он отлично переносит высокую температуру, до +500 градусов, и характеризуется максимальной теплоотдачей.

Отопительные приборы в открытой системе теплоснабжения должны быть достаточно прочными, поэтому следует выбирать металлы с подобными свойствами. Наибольшей популярностью пользуются стальные радиаторы, что объясняется оптимальным сочетанием внешнего вида моделей, их цены и тепловой мощности.

Последовательность действий при самостоятельном монтаже системы

Обустройство отопительной системы открытого типа подразумевает последовательное выполнение следующих работ:

• Установка отопительного котла. В зависимости от габаритов, оборудование надежно и прочно фиксируют на полу или закрепляют на стене.
• Разводка труб. Трубопровод монтируется в соответствии с ранее составленным проектом и выбранной схемой. На этом этапе нельзя забывать о рекомендованном уклоне по всему контуру.
• Монтаж приборов отопления и их подключение к общему трубопроводу.
• Установка расширительного бачка и его теплоизоляция (при необходимости).
• Соединение элементов системы.
• Тестовый запуск, в процессе которого выявляются места не плотного соединения.
• Начало работы отопительной системы.

На выходе из котла рекомендуется установить температурный датчик, с помощью которого контролируется эффективность работы системы теплоснабжения открытого типа.

Особенности систем с принудительной циркуляцией теплоносителя

Для качественной и эффективной работы принудительной схемы системы отопления открытого типа с насосом требуется монтаж соответствующего оборудования. При этом необходимо правильно выбрать насос и место для его установки.

Правила выбора насоса

Прибор выбирают по двум основным характеристикам: мощность и напор. Эти параметры напрямую зависят от площади отапливаемого строения. В большинстве случаев для ориентира берут следующие значения:

• Для системы, обогревающей площадь 250 м2, требуется насос мощностью 3,5 м3/ч и напором в 0,4 атмосферы.
• Для площади до 350 м2 лучше выбрать оборудование, мощность которого составляет 4,5 м3/ч и напор 0,6 атм.
• Если строение имеет большую площадь, до 800 м2, то рекомендуется использовать насос мощностью 11 м3/ч с напором более 0,8 атмосфер.

Если более тщательно подходить к выбору насосного оборудования, то во внимание принимаются дополнительные параметры:

• Длина трубопровода.
• Тип отопительных приборов и их количество.
• Диаметр труб и материал, из которого они изготовлены.
• Тип котла отопления.

Врезка насоса в отопительный контур

Циркуляционный насос рекомендуется устанавливать на обратной трубе, в этом случае через прибор будет проходить уже остывшая жидкость. Однако при использовании более современных моделей, которые выполнены из термостойких материалов, не исключена врезка на подающую магистраль. В любом случае устанавливаемое оборудование не должно нарушать циркуляцию теплоносителя.

Существует несколько вариантов изменения гравитационной схемы в принудительный вариант:

1. Установка расширительного бачка на более высоком уровне. Этот вариант можно назвать самым простым, однако для этого потребуется высокое чердачное помещение.
2. Расширительный бак переносят на дальний стояк. Если использовать этот способ для реконструкции старой системы, то потребуется много сил и времени. Если по этой схеме обустраивать новую систему, то она не оправдает себя.
3. Размещение стояка расширительного бака в непосредственной близости к колену, на котором расположен насос. В этом случае трубу с резервуаром вырезают с подающей магистрали и врезают ее на обратной трубе за насосом.
4. Врезка насоса в подающую магистраль. Этот способ считается самым оптимальным вариантом реконструкции отопительного контура. Однако следует помнить, что не каждый прибор может выдержать высокую температуру.

Чтобы система отопления с открытым расширительным баком и насосом работала эффективно, важно правильно выбрать схему, рассчитать параметры всех составляющих элементов, подобрать соответствующее оборудование и последовательно выполнять монтажные работы.

Обустройство гравитационного типа отопления

Разработку проекта самотечной системы лучше доверить специалистам-теплотехникам. В документе указывается вид отопления, способ подключения радиаторов и циркуляции теплоносителя, рекомендуемые параметры оборудования, количество радиаторов и метраж трубопровода.

Расчет системы теплоснабжения

Необходимо определить гидравлические характеристики системы, которые в дальнейшем помогут правильно выбрать оптимальный диаметр трубопровода.

В естественной системе отопления котел рекомендуется монтировать в подвале или цокольном помещении. Это позволяет увеличить длину транзитного стояка

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

1. Дистанцию от центра котла отопления до центра радиатора (h). Чем больше расстояние между этими приборами, тем стабильней циркуляция.
2. Давление остывшей (Ро) и нагретой (Pr) воды.

Циркуляционное давление зависит только от разницы температуры теплоносителя. Точные показатели можно узнать из табличных данных.

Чем больше разница температур теплоносителя, тем давление в магистрали выше. Поэтому важно позаботится о «входящей» температуре жидкости

На ширину сечения трубопровода оказывает влияние тип материала. Диаметр стальной трубы должен составлять не меньше 50 мм. После разветвления, сечение магистрали сужается на один размер. Обратка, наоборот, компонуется с последующим расширением.

Особое внимание уделяется объему расширительного бака. Величина резервуара не должна быть меньше 5% общего объема теплоносителя в системе. Несоблюдение требования приведет к сливу воды из системы или порыву труб.

Подбор основных комплектующих

Для открытой системы лучше подобрать котел, работающий на твердом топливе или мазуте. Установка электрокотлов и газового оборудования запрещена. В магистрали иногда образуются воздушные пробки – это может привести к аварийной ситуации.

Мощность нагревателя определяется исходя из расчета – 1 кВт энергии тепла на 10 кв.м дома. В зависимости от качества утепления помещения к полученному значению добавляется 10-30%.

Котел размещается в отдельном помещении, оснащенном принудительной циркуляцией воздуха. Оборудование устанавливается на пожароустойчивый материал или забетонированный пол

Расширительный бак для отопительной системы гравитационного типа должен быть из стали. Полимерные материалы применять крайне нежелательно. Для отопления небольшого одноэтажного дома подойдет резервуар на 8-15 литров.

Галерея изображенийФото из Самый простой вариант открытого расширительного бака представляет собой емкость произвольной формы с отверстием для отвода воздуха и пополнения теплоносителя, а также патрубком переливаПо этому принципу делают самодельные расширительные бачки из любых емкостей, объем которых равен 4 — 10 % от общего объема теплоносителяОткрытые расширительные бачки устанавливаются в наивысшей точке системы. Если располагаются в пределах неотапливаемого чердака, конструкцию следует утеплитьПодающая теплоноситель труба может быть ввернута или вварена в любом месте. Важно выбрать для ввода наиболее низкую точку в бачкеКонструкция простого открытого бачкаПринцип устройства самоделокМесто для расширительного бачкаОптимальное место для ввода подачи

Для обустройства трубопровода используют трубы из следующих материалов:

1. Стальные. Отличаются высокой теплопроводностью и стойкостью к высокому давлению. Недостаток – сложность монтажа и необходимость задействования сварочного оборудования.
2. Полипропиленовые. Основные плюсы: устойчивость к температурным колебаниям, прочность, герметичность и простота монтажа. Срок службы – 25 лет.
3. Металлопластиковые. Материал не поддается коррозии, предупреждает засорение контура. Недостатки магистрали: ограниченный срок эксплуатации (до 15 лет) и высокая стоимость.
4. Медные. Трубы с максимальной теплоотдачей и стойкостью к высоким температурам – до +500°С. Главный минус – дороговизна материала.

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

Наиболее распространены стальные модели. Они имеют оптимальное соотношение основных параметров: внешний вид, цена и тепловая мощность.

Стальные радиаторы благодаря тонким стенкам, небольшому весу и высокой степени теплоотдачи сравнивают с конвекторами. Оборудование быстро прогревает помещения, за счет ускоренного движения воздуха

Этапы монтажа открытой системы

Весь процесс организации гравитационной системы отопления можно разбить на несколько этапов:

1. Монтаж котла. Оборудование фиксируется на напольной поверхности или подвешивается на стене. Выбор метода зависит от габаритов котла.
2. Разводка трубопровода согласно выбранной схеме и разработанному проекту. Важно соблюдать рекомендованный угол уклона трубного контура.
3. Установка радиаторов отопления и подключение их к системе.
4. Монтаж расширительного бака и его утепление.
5. Соединение всех элементов, проверка герметичности стыков и стартовый запуск системы.

После котла, на подающей трубе, желательно установить температурный датчик для контроля эффективности работы системы теплоснабжения.

Монтаж отопительной системы надо осуществлять в теплое время года. Обустройство магистрали и ввод в эксплуатацию займет около одной недели

Солевой раствор

Для отопительных систем открытого типа с естественной циркуляцией теплоносителя одним из возможных вариантов теплоносителя является концентрированный раствор поваренной соли, хлористого кальция или прочих минеральных солей. Он используется во избежание промерзания труб отопительного контура в зимнее время. Причем чем сильнее концентрация соли, тем ниже температура промерзания раствора.

Технические характеристики рассола:

• довольно низкая теплоемкость – раствор с концентрацией соли в 30 % отдает 2700 Дж/кг·град;
• малая вязкость;
• очень высокая коррозионная активность – стальные трубы очень быстро «прогорают» от постоянного контакта с солью;
• отсутствие токсинов;
• коэффициент термического расширения – 0,03 %/град;
• низкая цена соли.

Недостаток раствора в том, что при условии низкой скорости циркулирования теплоносителя соль будет откладываться на внутренней поверхности труб, сокращая их просвет. К тому же соль пагубно влияет на компоненты циркуляционного насоса – вал и крыльчатку, поскольку обрастание кристаллами приводит к снижению его производительности.

Особенности сборки принудительной схемы

Чтоб принудительная система оправдала себя и функционировала исправно, необходимо правильно подобрать циркуляционный насос и грамотно «врезать» его в магистраль теплоснабжения.

Выбор циркуляционного насоса

Основные параметры выбора насосного оборудования: мощность прибора и напор. Эти характеристики определяются исходя из площади отапливаемого помещения.

• для домов в 250 кв.м подойдет насос мощность которого 3,5 куб.м/ч, а напор – 0,4 атм.;
• в помещениях размером 250-350 кв.м устанавливают прибор на 4,5 куб.м/ч с напором 0,6 атм.;
• если площадь дома составляет 350-800 кв.м, то целесообразно приобрести насос мощностью 11 куб.м/ч, напор которого не менее 0,8 атм.

При более скрупулезном подборе специалисты учитывают протяженность отопительной системы, вид и количество радиаторов, материал изготовления и диаметр труб, а также тип котла.

Установка насоса в магистраль

Размещение насоса производится на обратке, чтобы через прибор проходил не слишком горячий теплоноситель. На подающую магистраль возможна установка современных моделей из устойчивых к высоким температурам материалов.

При «врезке» насоса не должна нарушиться циркуляция воды. Важно, чтоб в любой точке магистрали при работе насосного агрегата гидростатическое давление оставалось избыточным.

Четыре допустимые схемы отопительных систем с насосной циркуляцией и расширительным баком открытого типа. Гидростатическое давление сохраняется на нужном уровне

Вариант 1. Подъем расширительного резервуара. Простой способ переоборудования системы естественной циркуляции на принудительную. Для реализации проекта понадобиться высокое чердачное помещение.

Вариант 2. Перемещение бака на дальний стояк. Трудоемкий процесс реконструкции старой системы, а для устройства новой – не оправдан. Возможны более простые и удачные способы.

Вариант 3. Труба расширительного бачка около патрубка насоса. Для изменения типа циркуляции необходимо отрезать резервуар от подающей магистрали, а затем подключить его к обратке – за циркуляционным насосом.

Вариант 4. Насос включен в подающую магистраль. Наиболее простой способ реконструкции системы. Минус метода – неблагоприятные условия эксплуатации насоса. Не каждый прибор выдержит высокие температуры.

Наполнение системы отопления с помощью электрического насоса

Электрический насос для опрессовки системы отопления

Другое дело если в доме есть электричество и можно применить для заполнения системы отопления электрический насос небольшой мощности, который используется для поднятия воды наверх и водяных скважин на даче или в частном секторе. Принцип наполнения остается прежним с той лишь разницей что не нужно постоянно подливать жидкость в емкость как это было с ручным насосом. Шланг можно вставить в бак с технической жидкостью и, включив насос, перекачивать ее в систему отопления. Вполне понятно, физических усилий для этого не нужно.

Не забывайте что давление в системе отопление должно быть в пределах 1,8 — 2,0 атм.

Порядок заполнения системы отопления водой

Так как вода является наиболее популярным теплоносителем, следует рассмотреть процесс заполнения системы отопления этим веществом более детально и учесть все нюансы его характеристик.

Вода имеет много примесей и минералов, которые при закипании оседают в виде накипи на стенках отопительного оборудования, что приводит к засорению системы и поломке. Поэтому прежде чем заполнять систему отопления, воду необходимо прокипятить. Если позволяют средства, то вместо кипячения можно приобрести дистиллят.

Вода содержит кислород, который способствует развитию коррозии. Способность воды к минерализации и выделению кислорода при нагревании приводит к выходу из строя оборудования, поэтому замену воды в системе отопления рекомендуется производить не чаще одного раза в год.

Прежде чем проводить работы по заполнению системы отопления, следует узнать требуемый объем теплоносителя. Для этого следует суммировать объем всех основных элементов отопительного оборудования:

• котел;
• расширительный бачок;
• радиаторы;
• трубы.

Обычно производители указывают объем в технической документации, прилагаемой к оборудованию. Если не удалось найти данную информацию, то существуют специальные таблицы с усредненными показателями, которые можно применить при расчетах.

Если заполнение системы теплоносителем связано с очередной заменой в профилактических целях, то старую воду необходимо предварительно слить в подготовленную тару. Порядок проведения работ будет следующим:

1. Открутить ниппель для сброса избыточного давления.
2. Открыть вентиль в верхней точке, а в нижней плавно открывается сливной кран. Во избежание возникновения гидроудара открытие вентилей должно быть медленным и постепенным.
3. Удалив воду, при помощи насоса следует прочистить всю систему промывочной жидкостью, а затем чистой водой.
4. Проверить наличие протечек и в случае обнаружения — устранить. При необходимости заменить устаревшие прокладки в радиаторах.
5. Заполнить систему теплоносителем. Для этого к нижней точке следует подключить электронасос. Заливка воды производится через нижнюю точку, при этом верхний вентиль должен быть открыт. Когда из верхней точки польется вода, процесс заливки окончен.

Далее необходимо удалить воздух из системы. Для этого на всех основных узлах отопления открываются вентили. К верхней точке присоединяется прозрачный шланг и опускается в резервуар с водой. Подключив насос, трубы и радиаторы заполнять до тех пор, пока из шланга не пойдет вода без пузырьков.

Устранение протечки воды.

Удаление воздуха из системы.

После того как оборудование дегазировано, подключается циркуляционный насос без нагрева. Если никаких неполадок не обнаружено, то следует подключить источник тепла и протестировать систему отопления, проверив на равномерность нагревания всего оборудования. Для этого можно использовать тепловизор или специальный измеритель температур.

В том случае, если теплоноситель заливается в только установленное оборудование, порядок заполнения будет аналогичным.

Специфика пропиленгликоля

Пропиленгликоль в последнее время начинает вытеснять другие типы незамерзающих теплоносителей. Но этот вид практически не отличается по своим параметрам от этиленгликоля. Имеет второй класс опасности.

Основные преимущества этой незамерзайки:

1. 1.
   Пропиленгликоль безвреден для человека. Это одна из основных причин, по которым большинство производителей рекомендуют его применять в двухконтурных и одноконтурных котлах.
2. 2. Сохраняет свою текучесть в любых условиях.
3. 3. Имеет смазывающие свойства, что значительно снижает нагрузку на насосы при прокачке.
4. 4. Имеет высокую степень инертности.
5. 5. Безопасен для любых материалов. Если вещество пролилось на пол, то достаточно будет просто протереть мокрой тряпкой.

У этой жидкости есть и свои недостатки. Основным из них является высокая стоимость. В среднем цена превышает в два раза, если сравнивать с другими видами. Жидкость вступает в реакцию с металлическими трубами и оцинковкой. Если температура превысила максимальный порог, то полипропиленгликоль начинает распадаться и выделять токсичные газы. Но на данный момент это вещество является лучшим на рынке.

Плюсы и минусы

Открытая отопительная система до сих пор не потеряла своей актуальности, а в последнее время даже переживает второе рождение, и этому есть свои причины. Многие домовладельцы озабочены энергонезависимостью своих коммуникаций, а схема с открытым баком позволяет этого достичь. Есть у нее и другие достоинства:

• производить заполнение открытой системы теплоснабжения и спуск воздуха проще, нежели в закрытой. Не нужно следить за максимальным давлением, а при наполнении воздух очень быстро покидает трубопроводы через открытый расширительный бак. Остается только развоздушить радиаторы;
• проще осуществлять подпитку: опять же, контроль за давлением не требуется, а воду можно доливать в емкость хоть ведром;
• работа системы не зависит от наличия протечек: здесь рабочее давление весьма незначительно, поэтому пока в тепловой сети есть вода, она будет функционировать исправно.

Как водится, не обошлось и без недостатков, из-за которых подобные системы стали постепенно вытесняться схемами закрытого типа с мембранным расширительным баком. По причине прямого контакта теплоносителя с атмосферным воздухом в емкости происходит сразу 2 процесса: естественное испарение горячей воды и насыщение ее кислородом. Отсюда проистекают следующие требования:

• надо следить за уровнем воды в резервуаре и вовремя его пополнять;
• нельзя заполнять отопительную сеть антифризом, что при испарении выделяет вредные вещества.

Насыщение кислородом теплоносителя приводит к уменьшению срока службы стальных деталей котла. По перечисленным причинам открытая система давно не применяется в многоквартирном доме, хотя в 60—70-е годы советской эпохи такая практика имела место в жилых зданиях малой этажности. Также нежелательна ее эксплуатация с высокотемпературными источниками тепла, когда теплоноситель близок к температуре кипения. Дело в том, что при повышенном давлении в закрытой сети этот порог повышается, а испаряться воде некуда. В открытой системе количество воды станет быстро уменьшаться, освобождая весь объем расширительного бака для воздуха.

Заключение

Открытые водяные системы – настоящая находка для тех людей, кто хочет полной независимости от внешних источников энергии. Правда, за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами трубопроводов и обеспечением необходимых уклонов. В результате скрыть эти магистрали весьма непросто и они портят своим видом интерьер комнат. Также снижена скорость прогрева жилища, затруднено автоматическое регулирование с помощью термостатических радиаторных вентилей.

Источник https://1-teplodom.ru/sistema-otoplenia-otkrytogo-tipa-otkrytaa-sistema-otoplenia-s-cirkulacionnym-nasosom-i-rassiritelnym-bakom-shema/

Источник https://prouteplenie.com/otoplenie/otkrytaya-sistema-otopleniya-s-tsirkulyatsionnym-nasosom-dlya-chastnogo-doma-printsip-raboty-shema-i-ustroystvo

Источник

Источник