Закрытая и открытая система отопления на примерах схем

Закрытая и открытая система отопления на примерах схем

Закрытая и открытая система отопления являются основными схемами, используемыми для обогрева жилых зданий. Открытая отопительная система является самой распространенной среди систем с естественной циркуляцией. В основе работы данной системы лежат термодинамические законы. На выходном канале котла образуется зона повышенного давления, под воздействием которого разогретая жидкость двигается по трубопроводу, постепенно отдавая тепловую энергию.

открытая система отопления схема

Охладившись, теплоноситель поступает обратно в котел, где опять осуществляется его нагрев. Таким образом работает система с естественной циркуляцией. В такой конструкции можно использовать только воду, поскольку антифризы, используемые для отопления, слишком быстро испаряются.

Открытая система отопления

Открытая система отопления схема которой предполагает наличие расширительного бачка, используется во многих домах. При расширении излишки жидкости попадают именно в расширительный бак. Кроме того, при избытке воды в системе она также поступает в бачок.

Расширительный бак не герметичен, что обуславливает постоянное испарение воды, поэтому ее необходимо периодически доливать. Схема открытой системы отопления довольно проста, но при этом отличается надежностью. Открытая система теплоснабжения не предусматривает наличие насоса. Количество входящих в систему элементов довольно невелико: трубопровод, расширительный бачок, отопительные приборы и котел. В такой конструкции можно устанавливать любые котлы, кроме электрических.

открытая система отопления схема

Жидкость в открытой системе отопления двигается довольно медленно, поэтому трубы в процессе использования нужно постепенно прогревать, чтобы предотвратить их износ и закипание воды (подробнее: «Как устроена система отопления открытого типа – схема отопительной системы»).

Для обеспечения хорошей циркуляции отопительный котел должен быть установлен на самом низком уровне, а в самой высокой точке системы располагается расширительный бачок. Для использования открытой системы отопления в зимних условиях бачок нужно утеплять. При прокладке трубопровода для такой системы желательно использовать минимум соединительных деталей.

Закрытая система отопления

закрытая система отопления

Если в процессе работы жидкость расширяется выше определенного уровня, то клапан расширительного бачка открывается и устраняет излишки теплоносителя. Когда температура в системе понизится, насос закачает жидкость обратно в систему.

Бак для закрытой отопительной системы обычно изготавливается из высокопрочного металла. Конструктивно бак состоит из двух частей, которые завальцованы друг к другу. Во внутренней полости бака находится диафрагма из термостойкой резины. Кроме того, внутри постоянно находится небольшое количество газа (как правило, азота или воздуха). Диафрагма делит бака на две части, в одну из которых попадает расширившаяся жидкость, а во второй находится газ. Попадая в бак, вода давит на мембрану, заполняя свободное пространство бака, а при остывании жидкости в системе под воздействием диафрагмы находящаяся в баке вода вытесняется обратно.

Различия открытой и закрытой системы

Что же лучше – открытая или закрытая система отопления?

Существует ряд параметров, существенно различающих открытую и закрытую отопительные системы:

  1. Место размещения расширительного бачка. В открытой системе бак необходимо располагать в самой высшей точке, а закрытая система отопления не предъявляет к расположению бака никаких требований.
  2. В закрытой системе отопления поддерживается постоянное атмосферное давление, поскольку извне воздух в такую систему не попадает (детальнее: «Замкнутая система отопления — схема на примерах»). За счет этого значительно увеличивается длительность службы отопления. Дополнительное давление в верхней части системы позволяет уменьшить риск возникновения воздушных пробок, закупоривающих расположенные сверху радиаторы.
  3. Для открытой отопительной системы необходимы трубы большого диаметра, которые довольно неудобны при монтаже и в процессе эксплуатации. Кроме того, их довольно трудно замаскировать, что негативно сказывается на дизайне помещений. Для работы такой системы необходим постоянный уклон, создание которого требует дополнительных усилий.
  4. Закрытая система конструктивно значительно проще и дешевле, поскольку монтаж тонких труб менее трудоемкий, а их стоимость гораздо ниже стоимости толстых труб.
  5. При правильной установке циркуляционного насоса можно будет избежать постоянного шума.
  • простота эксплуатации;
  • отсутствие необходимости установки насоса;
  • равномерное распределение тепла по помещениям;
  • легкий пуск и остановка системы;
  • независимость от электричества;
  • надежность;
  • упрощенный монтаж.

открытая или закрытая система отопления

Недостатки открытой отопительной системы:

  • ухудшение износоустойчивости системы при попадании в нее воздуха;
  • плохая сопротивляемость низким температурам окружающей среды при непостоянной работе;
  • медленный прогрев после запуска;
  • необходимость постоянного наблюдения за уровнем теплоносителя в расширительном бачке;
  • несовместимость системы с антифризами;
  • большие габариты;
  • низкий КПД.
  • простая установка;
  • отсутствие необходимости наблюдать за уровнем теплоносителя в бачке;
  • хорошая устойчивость перед замерзанием за счет использования антифриза в качестве теплоносителя;
  • возможность регулировать температуру системы за счет увеличения или уменьшения количества энергоносителя;
  • возможность долгосрочного использования одной партии воды, что происходит за счет герметичности системы;
  • контролируемый уровень давления;
  • экономичность;
  • технологичность, обуславливающая долгий срок эксплуатации;
  • возможность работы в связке с дополнительными обогревательными приборами.
  • зависимость от электроэнергии, которая требуется для функционирования насоса (решить проблему можно, установив компактный генератор);
  • любое нарушение герметичности может привести к попаданию воздуха в систему;
  • расширительные бачки с диафрагмами имеют довольно большие габариты, что зачастую затрудняет их установку.

Выбор подходящей отопительной системы – дело сугубо индивидуальное, и каждый домовладелец может выбрать самый удобный вариант. Закрытая и открытая система отопления имеет самые разные параметры и функционал, различается по большому количеству характеристик и подходит для разных случаев.

Открытая отопительная система гораздо больше подходит для небольших зданий: чаще всего такую систему можно встретить на дачах или в загородных домах. Схема отопления открытого типа выглядит довольно просто, а ее надежность очень высока.

Закрытая система сложнее как в установке, так и в использовании, но она обладает рядом преимуществ. Отопительные системы закрытого типа обычно используют в многоэтажных зданиях или коттеджах.

Закрытая система отопления: схемы и особенности монтажа системы закрытого типа

Алексей Дедюлин

Основная особенность, по которой закрытая система отопления отличается от открытой, это ее изолированность от воздействия окружающей среды. В такую схему включают циркуляционный насос, стимулирующий движение теплоносителя. Схема лишена многих недостатков, присущих открытому контуру отопления.

Все о плюсах и минусах закрытых схем отопления вы узнаете, прочитав предложенную нами статью. В ней досконально разобраны варианты устройства, специфика сборки и работы систем закрытого типа. Для самостоятельных мастеров приведен пример гидравлического расчета.

Представленная к ознакомлению информация опирается на строительные нормативы. Для оптимизации восприятия непростой темы текст дополнен полезными схемами, подборками фото и видео-руководствами.

Принцип работы системы закрытого типа

Температурные расширения в закрытой системе компенсируются путем применение мембранного расширительного бака, наполняемого водой во время нагрева. При охлаждении, вода из бака снова уходит в систему, поддерживая тем самым постоянное давление в контуре.

Давление, создаваемое в закрытом отопительном контуре еще при монтаже, передается всей системе. Циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно, поэтому эта система энергозависима. Без циркуляционного насоса не будет движения нагретой воды по трубам к приборам и обратно к генератору тепла.

Основные элементы закрытого контура:

  • котел;
  • клапан воздуховыпускной;
  • клапан термостатический;
  • радиаторы;
  • трубы;
  • расширительный бак, не контактирующий с атмосферой;
  • клапан балансировочный;
  • шаровой вентиль;
  • насос, фильтр;
  • предохранительный клапан;
  • манометр;
  • фитинги, крепеж.

Если электроснабжение дома осуществляется бесперебойно, то закрытая система работает эффективно. Часто конструкцию дополняют «теплые полы», повышающие ее экономичность и теплоотдачу.

Типовая схема закрытой системы отопления

Такое расположение позволяет не придерживаться определенного диаметра трубопровода, снизить затраты на приобретение материалов и не располагать трубопровод под уклоном, что упрощает монтаж. К насосу должна поступать жидкость с низкой температурой, иначе его эксплуатация невозможна.

Закрытая система отопления

У этого варианта есть и один негативный нюанс — тогда как при постоянном уклоне отопление работает и при отсутствии электропитания, то при строго горизонтальном положении трубопровода закрытая система не работает. Компенсирует этот недостаток высокий КПД и ряд положительных моментов по сравнению с другими видами систем отопления.

Монтаж осуществляется относительно просто и возможен в помещении любой площади. Утеплять трубопровод не нужно, прогрев происходит очень быстро, если в контуре присутствует термостат, то температурный режим можно задавать. Если система устроена правильно, то потерь теплоносителя, следовательно и причин для его пополнения не бывает.

Несомненным плюсом системы отопления закрытого типа является то, что разность температур на подаче и обратке позволяет повысить эксплуатационный срок котла. Трубопровод в закрытом контуре менее подвержен коррозии. Есть возможность закачать в контур антифриз вместо воды, когда отопление приходится отключать зимой на длительное время.

Схема закрытой системы отопления

Защита системы от воздуха

Теоретически в закрытую систему отопления воздух не должен поступать, но по факту он там все-таки присутствует. Скопление его наблюдается в то время, когда трубы и батареи заполняют водой. Второй причиной может быть разгерметизация стыков.

В результате появления воздушных пробок, теплоотдача системы снижается. Для борьбы с этим явлением в систему включают специальные клапаны и краны для спуска воздуха.

Воздухоотводчик для закрытой системы отопления

Чтобы вероятность появления воздушных пробок свести к минимуму, необходимо соблюдать определенные правила при заполнении закрытой системы:

  1. Подавать воду с нижней точки в верхнюю. Для этого следует проложить трубы так, чтобы вода и выделяющийся воздух двигались в одном направлении.
  2. Оставить в открытом положении краны для отвода воздуха и в закрытом краны для спуска воды . Таким образом, при постепенном подъеме теплоносителя, воздух будет уходить через незамкнутые воздухоотводчики.
  3. Закрыть воздухоотводящий кран, как только через него начнет бежать вода. Процесс плавно продолжать до полного заполнения контура теплоносителем.
  4. Запустить насос.

Если в отопительном контуре алюминиевые радиаторы, то на каждом воздухоотводчики нужны обязательно. Алюминий, контактируя с теплоносителем, провоцирует химическую реакцию, сопровождающуюся выделением кислорода. В частично биметаллических радиаторах проблема та же, но воздуха образуется значительно меньше.

Устройство для удаления воздуха

В радиаторах на все 100% биметаллических теплоноситель с алюминием не контактируют, но профессионалы настаивают на присутствии воздухоотвода и в этом случае. Специфическую конструкцию панельных радиаторов из стали уже в процессе производства комплектуют клапанами для спуска воздуха.

На старых чугунных радиаторах воздух удаляют при помощи шарового крана, другие приспособления здесь малоэффективны.

Критическими точками в контуре отопления являются перегибы труб и верхние точки системы, поэтому приспособления для отхода воздуха монтируют в этих местах. В закрытом контуре применяют краны Маевского или автоматические поплавковые клапаны, позволяющие осуществлять воздухоотвод без участия человека.

В корпусе этого прибора имеется полипропиленовый поплавок, соединенный через коромысло с золотником. По мере заполнения поплавковой камеры воздухом, поплавок опускается, а достигнув нижнего положения открывает клапан, через который воздух уходит.

В освобожденный от газа объем, поступает вода, поплавок устремляется вверх и закрывает золотник. Чтобы внутрь последнего не попадал мусор, его накрывают защитным колпачком.

Устройства для отвода воздуха из закрытой системы отопления

Есть модификации, где этот процесс проходит по-другому, но принцип тот же: поплавок в нижнем положении — происходит выпуск газа; поплавок поднят — клапан закрыт, воздух накапливается. Цикл повторяется автоматически и присутствия человека не требует.

Гидравлический расчет для закрытой системы

Чтобы не ошибиться с подбором труб по диаметру и мощности насоса, необходим гидравлический расчет системы.

Эффективная работа всей системы невозможна без учета основных 4 моментов:

  1. Определения количества теплоносителя, которое необходимо подать на отопительные приборы, чтобы обеспечить заданный тепловой баланс в доме независимо от температуры снаружи.
  2. Максимального снижение эксплуатационных затрат.
  3. Снижения до минимума финансовых вложений, зависящих от выбранного диаметра трубопровода.
  4. Стабильной и бесшумной работы системы.

Решить эти задачи поможет гидравлический расчет, позволяющий подобрать оптимальные диаметры труб с учетом экономически оправданных скоростей течения теплоносителя, определиться с гидравлическими потерями давления на отдельных участках, увязать и сбалансировать ветви системы. Это сложный и трудоемкий, но необходимый этап проектирования.

Правила вычисления расхода теплоносителя

Вычисления возможны при наличии теплотехнического расчета и после подбора радиаторов по мощности. Теплотехнический расчет должен содержать обоснованные данные об объемах тепловой энергии, нагрузках, теплопотерях. Если этих данных нет, то по площади комнаты принимают мощность радиатора, но результаты вычислений будут менее точными.

Аксонометрия

Начинают со схемы. Лучше выполнить ее в аксонометрической проекции и нанести все известные параметры. Расход теплоносителя определяют по формуле:

G =860q/∆t кг/ч,

где q — мощность радиатора кВт, ∆t — разность температур между обратной и подающей линией. Определив это значение, по таблицам Шевелевых определяют сечение труб.

Чтобы воспользоваться этими таблицами, результат вычислений нужно перевести в литры за секунду по формуле: GV = G /3600ρ. Здесь GV обозначает расход теплоносителя в л/сек, ρ — плотность воды равная 0.983 кг/л при температуре 60 градусов С. Из таблиц можно просто подобрать сечение трубы, не выполняя полного расчета.

Таблица Шевелевых

Последовательность расчета легче понять на примере простой схемы, включающей котел и 10 радиаторов. Схему нужно разбить на участки, где сечение труб и расход теплоносителя — величины постоянные.

Первый участок — это линия, идущая от котла до первого радиатора. Второй — отрезок между первым и вторым радиатором. Третий и последующие участки выделяют аналогично.

Температура от первого до последнего прибора постепенно снижается. Если на первом участке тепловая энергия равна 10 кВт, то при проходе первого радиатора теплоноситель отдает ему какое-то количество тепла и ушедшее тепло уменьшается на 1кВт и т.д.

Посчитать расход теплоносителя можно по формуле:

Q=(3.6хQуч)/(сх(tr-to))

Здесь Qуч — тепловая нагрузка участка, с — удельная теплоемкость воды, имеющая постоянное значение — 4,2 кДж/кг х с., tr — температура горячего теплоносителя на входе, to — температура охлажденного теплоносителя на выходе.

Оптимальная скорость движения горячего теплоносителя по трубопроводу — от 0,2 до 0,7 м/с. При меньшем значении в системе появятся воздушные пробки. На этот параметр влияет материал изделия, шероховатость внутри трубы.

Как в открытом, так и в закрытом контурах отопления используют трубы из стали черной и нержавеющей, меди, полипропилена, полиэтилена разных модификаций, полибутилена и др.

При скорости теплоносителя в рекомендуемых пределах, 0,2-0,7 м/с, в полимерном трубопроводе будут наблюдаться потери давления от 45 до 280 Па/м, а в стальных трубах — от 48 до 480 Па/м.

Внутренний диаметр труб на участке (dвн) определяют исходя из величины теплового потока и разности температур на входе и выходе (∆tco=20 градусов С для 2-трубной схемы отопления) или расхода теплоносителя. Для этого есть специальная таблица:

Таблица

Чтобы выбрать контур, следует рассмотреть одно- и 2-трубную схемы отдельно. В первом случае рассчитывают стояк с наибольшим количеством оборудования, а во втором — нагруженный контур. Длину участка берут из плана, выполненного в масштабе.

Выполнение точного гидравлического расчета под силу только специалисту соответствующего профиля. Существуют специальные программы, позволяющие выполнить все вычисления, касающиеся тепловых и гидравлических характеристик, которыми можно воспользоваться при проектировании отопительной системы для своего дома.

Подбор циркуляционного насоса

Целью расчета является получение значения давления, которое должен развить насос для прогонки воды по системе. Для этого используют формулу:

P = Rl + Z

  • P — это потери давления в трубопроводе в Па;
  • R — удельное сопротивление трению в Па/м;
  • l — протяженность трубы на расчетном участке в м;
  • Z — потери давления на «узких» участках в Па.

Упрощают эти расчеты те же таблицы Шевелевых, из которых можно найти значение сопротивления трению, только 1000i придется пересчитать по конкретной длине трубы. Так, если диаметр внутренний трубы равен 15 мм, длина участка 5 м, а 1000i = 28,8, то Rl = 28,8 х 5/1000 = 0,144 Бар. Найдя значения Rl для каждого участка, их суммируют.

Значение потери давления Z как для котла, так и для радиаторов есть в паспорте. На другие сопротивления специалисты советуют брать 20% от Rl с последующим суммированием результатов по отдельным участкам и умножением на коэффициент 1,3. В результате получится искомый напор насоса. Для одно- и 2-трубных систем расчет одинаков.

Насос циркуляционный

В случае, когда насос подбирают по уже имеющемуся котлу, то применяют формулу: Q=N/(t2-t1), где N — мощность отопительного агрегата в Вт, t2 и t1 — температура теплоносителя при выходе из котла и на обратке соответственно.

Как рассчитать расширительный бак?

Расчет сводится к определению величины, на которую увеличится объем теплоносителя в процессе его нагрева от средней комнатной температуры + 20 градусов С до рабочей — от 50 до 80 градусов. Вычисления эти непростые, но существует другой путь решения задачи: профессионалы советуют выбирать бак объемом равным 1/10 от общего количества жидкости в системе.

Расширительный бак

Узнать эти данные можно из паспортов оборудования, где указана вместимость водяной рубашки котла и 1 секции радиатора. Затем вычисляют площадь сечения труб разных диаметров и умножают на соответствующую длину.

Результаты суммируют, плюсуют к ним данные из паспортов и от итога берут 10%. Если вся система вмещает 200 л теплоносителя, то нужен расширительный бак объемом 20 л.

Источник https://teplospec.com/montazh-remont/zakrytaya-i-otkrytaya-sistema-otopleniya-na-primerakh-skhem.html

Источник https://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/zakrytaya-sistema-otopleniya.html

Источник

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *