Котел должен быть размещен в специально отведенном помещении, где предусмотрена принудительная вентиляция. Установка агрегатов производится исключительно на огнеупорные материалы или на бетонные полы, что обеспечивает необходимую безопасность.
Открытая система отопления: принципиальные схемы и особенности обустройства
Открытая система отопления продолжает сохранять популярность благодаря своей простоте установки, экономичности и высокой эффективности. Поняв, как функционирует данная система, а также ознакомившись с необходимыми компонентами и правилами монтажа, вы сможете успешно организовать отопление своего дома, что очень важно для комфортного проживания.
В этой статье мы предоставим вам пошаговое руководство, касающееся построения эффективной открытой системы отопления. Мы подробно расскажем, как собрать систему, акцентируя внимание на технических требованиях и правилах выбора и подключения необходимых компонентов. Следуя нашим рекомендациям, вы сможете создать надежную и оптимальную схему отопления для вашего дома.
Мы предоставим также практичные и проверенные идеи для тех, кто предпочитает импровизацию при создании системы. Представленная информация будет дополнена полезными иллюстрациями, последовательными фотографиями и видеоинструкциями.
- Комплектация и принцип работы системы
- Требования к обустройству и эксплуатации
- Типы схем открытого теплоснабжения
- Естественная циркуляция в отоплении
- Принудительная система с насосом
- Специфика однотрубной и двухтрубной схем
- Верхняя и нижняя подача теплоносителя
- Вертикальные и горизонтальные стояки
- Расчет системы теплоснабжения
- Подбор основных комплектующих
- Этапы монтажа открытой системы
- Выбор циркуляционного насоса
- Установка насоса в магистраль
Комплектация и принцип работы системы
В системе отопления с горячей водой теплоноситель служит промежуточным звеном для переноса тепловой энергии от котла к радиаторам. Данная система позволяет передавать тепло на большие расстояния и эффективно обогревать дома и помещения различных размеров, что объясняет широкое применение горячей воды в отопительных системах.
Работа открытой системы отопления может осуществляться без насоса. Циркуляция теплоносителя основывается на законах термодинамики, где движение жидкости является следствием разницы в плотности между горячей и холодной водой, а также наклона трубопроводов, по которым она проходит.
В открытых контурах отопления объем, в котором может расширяться теплоноситель, обозначается специальной герметической емкостью — это может быть бак, изготовленный из стали или пластика, который должен быть оснащен крышкой и сливным патрубком для сброса излишков жидкости в воздуховод.
Открытые отопительные контуры имеют прямое сообщение с атмосферой. В процессе работы системы воздух уходит через бак, и в результате происходит испарение, что создает необходимость в регулярном пополнении теплоносителя в системе.
Расширительный бак, необходимый для системы горячего водоснабжения, можно изготовить из пластиковой или старой металлической емкости, а также из подручных средств.
В схемах подключения блоков следуют установленным принципам. Существуют как однотрубные, так и двухтрубные варианты.
В двухтрубных системах отопления теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а отводится по другой. В однотрубных системах он перемещается от одного отопительного устройства к другому, а затем возвращается в котел по основной трубе.
Большинство открытых систем отопления можно отнести к гравитационным системам. Однако существуют и такие, которые используют циркуляционный насос, избираемый для нагрузок, превышающих стандартные значения, применяемые в закрытых контурах.
Поток воздуха в открытых контурах в основном выходит через расширительный бак. Исключением являются контуры с подключенными приборами, расположенными снизу, для которых требуется отдельная вентиляция для каждого радиатора.
Вся техника, используемая для создания систем отопления, применима в открытых контурах. Тем не менее, желательно устанавливать чугунные модели, так как они обеспечивают длительное сохранение тепла.
Ключевым элементом системы является открытый расширительный бачок, куда стекает избыточная горячая охлаждающая жидкость. Этот резервуар обеспечивает автоматическую стабилизацию давления в системе и должен быть установлен над остальными компонентами.
Создание «открытой системы отопления» включает два этапа:
- Подача: горячий теплоноситель направляется от котла к радиаторам.
- Обратка: излишки теплой воды попадают в расширительный бак, остывают и возвращаются в котел.
В однотрубных системах подача и обратка проходят по одной трубе, в то время как в двухтрубных системах эти две функции выполняются независимыми трубами.
Температура горячей воды ниже, чем у холодной, что создает гидростатическое давление в системе. Под этим давлением горячая вода поступает к радиаторам, эффективно обогревая помещение.
Система, работающая по однотрубной схеме, считается наиболее простой и удобной для реализации, даже для людей, не имеющих специальных знаний.
Основное оборудование в однотрубной системе отопления включает следующие компоненты:
- Котел;
- Радиаторы;
- Расширительный бак;
- Трубопроводы.
Требования к обустройству и эксплуатации
При создании системы отопления необходимо учитывать определенные особенности открытой схемы:
- Для нормальной циркуляции котел должен находиться в самом низком положении магистрали, в то время как расширительный бак должен быть установлен на самой высокой точке.
- Идеальное место для установки расширительного бака — это чердачное помещение. В зимний период эту емкость необходимо утеплять, так как она и стояк могут находиться в неотапливаемом пространстве.
- Монтаж магистрали следует производить с минимальным количеством поворотов и соединительных элементов, чтобы избежать возможных потерь давления.
- В гравитационной системе отопления циркуляция воды происходит медленно (в пределах 0,1-0,3 м/с), поэтому нагрев должен осуществляться постепенно. Кипения жидкости не допускается, поскольку это существенно увеличивает износ радиаторов и труб.
- Если в зимнее время система не используется, рекомендуется слить жидкость — это убережет трубы, радиаторы и котел от повреждений.
- Необходимо постоянно следить за уровнем теплоносителя в расширительном баке и при необходимости пополнять его. Игнорирование этой меры приведет к образованию воздушных пробок в магистрали, что скажется на эффективности работы радиаторов.
- Наиболее оптимальным теплоносителем является вода. Использование антифриза не рекомендуется, так как он токсичен, особенно в системах, которые имеют прямой контакт с атмосферой. Заявленная необходимость использования антифриза возникает только в тех случаях, когда отсутствует возможность слива теплоносителя в неотапливаемое время года.
Определяющим является расчет поперечного сечения труб и уклона магистрали. Проектирование трубопроводов, особенно в системе отопления, должно осуществляться с соблюдением установленных норм, зафиксированных в СНиП 2.04.01-85.
В системах с естественной циркуляцией поперечное сечение труб увеличено по сравнению с насосными. Тем не менее, общая длина трубопроводов уменьшается почти вдвое. Уклон в 2–3 мм на погонный метр для горизонтальных участков допускается только для отопительных систем с естественным потоком.
Несоблюдение уклона в системах с естественной циркуляцией может привести к засорам в трубах и недостаточному нагреву радиаторов, находящихся на значительном удалении от котла. Это, в свою очередь, снижает абсолютную эффективность теплообмена.
Открытые системы теплоснабжения
В открытой системе теплоноситель, то есть вода, поступает в систему централизованного теплоснабжения, что обеспечивает баланс потока даже при полном опорожнении. В советскую эпоху данный принцип использовался в пределах 50% тепловых сетей, что было вызвано экономической эффективностью и резким снижением затрат на отопление и горячее водоснабжение.
Тем не менее, у открытой системы отопления есть свои серьезные недостатки. Чистота воды, циркулирующей по трубам, нередко не соответствует установленным гигиеническим нормам. В случае длительного нахождения жидкости в трубах она может принимать нежелательный цвет и неприятный запах. При отборе проб бывает выявлено наличие вредных микроорганизмов.
Проблемы с очисткой воды в открытых системах приводят к снижению общего уровня теплоснабжения. Даже самые современные технологии очистки воды не могут полностью компенсировать этот существенный недостаток. Поскольку сеть имеет значительные размеры, эксплуатационные затраты возрастают, но сами методы очистки показывают те же результаты.
Работа открытой системы отопления осуществляется на основе термодинамических законов: горячая вода поднимается, создавая высокое давление на выходе из котла и небольшой вакуум на входе в теплогенератор. Жидкость поступает из зоны с высоким давлением в зону с низким, что приводит к естественной циркуляции теплоносителя.
При нагревании вода увеличивается в объеме, что требует наличия открытого расширительного бака, который, как показано на фотографии, должен быть полностью герметичным и иметь прямое соединение с атмосферным давлением. По этой причине данный тип теплоснабжения более правильно именовать открытым водогрейным отоплением.
В открытой системе вода нагревается до температуры 65 градусов по Цельсию, после чего распределяется по трубопроводу к кранам, откуда она используется потребителями. Этот теплоснабжение позволяет использовать менее дорогие краны, чем сложные теплообменники. Поскольку теплопередача происходит неравномерно, трубопроводы, подводящие тепло к конечным потребителям, проектируются таким образом, чтобы максимально увеличить степень потребления.
Закрытые системы теплоснабжения
Закрытая система отопления представляет собой конструкцию, в которой теплоноситель, циркулирующий по трубам, используется исключительно для отопления, а горячая вода для бытового использования от теплоносителя не поступает.
В этом случае все элементы тепловой сети изолированы герметично от внешней среды. Закрытая система отопления может иметь небольшие утечки теплоносителя, но их последствия компенсируются с помощью автоматического клапана пополнения (подробнее об этом можно узнать в статье «Автоматическое пополнение системы отопления — форма клапана пополнения и узел»).
В закрытых системах отопления тепловая подача контролируется централизованно, и количество теплоносителя в системе остаётся постоянным. расход тепла в этой системе определяется исключительно температурой теплоносителя, циркулирующего в радиаторах.
Закрытые системы централизованного теплоснабжения, как правило, оборудованы теплообменными станциями, которые используют горячую воду от поставщика тепла (например, ТЭЦ). В данной системе температура теплоносителя повышается до нужных параметров, что обеспечивает теплом и горячей водой потребителей.
При эксплуатации закрытых систем, как правило, обеспечивается высокое качество горячей воды и значительная экономия энергии. Главный недостаток заключается в сложности подготовки воды из-за значительной удаленности отдельных тепловых пунктов.
Зависимая и независимая системы теплоснабжения
Как открытое, так и закрытое отопление может быть подключено различными способами — существуют зависимые и независимые варианты подключения.
Зависимый тип подключения открытой системы значит подключение через применяемые насосы и лифты. В случае независимого подключения горячая вода подается через теплообменник.
Несмотря на то, что независимые подключения требуют больших затрат, качество воды в трубах значительно лучше (для подробной информации смотрите статью «Независимая и зависимая система отопления — различия систем, преимущества и недостатки»).
Зависимый тип подключения закрытой системы подразумевает, что вода направляется к потребителю, минуя тепловые пункты. В этом ряде водоснабжения не нужно устанавливать циркуляционные насосы, а также устройства контроля теплообменника и автоматические регуляторы. Однако недостаток заключается в том, что контроль температуры в системе невозможно осуществить.
Независимые закрытые системы отопления показывают значительные экономии на уровне 10-40% по сравнению с традиционными системами. Они дают возможность регулировать количество подаваемого тепла и температуру теплоносителя, тем самым улучшая его характеристики, что гарантирует надежную работу системы.
Пример открытой системы отопления можно увидеть в видео:
Промежуточное соединение открытых и закрытых систем отопления — их сравнительные достоинства и недостатки.Закрытая система теплоснабжения
Закрытая система отопления создается с использованием специального оборудования для нагрева жидкости: это может быть как пластинчатый теплообменник, так и бойлер для горячей воды. Таким образом, контуры отопления отделены от контуров для горячего водоснабжения, что позволяет использовать воду различного качества: более качественную в контуре горячего водоснабжения и техническую в отопительной системе.
Поскольку данная система соответствует всем санитарно-гигиеническим требованиям и в то же время обеспечивает комфорт для конечных пользователей, она считается наиболее современной и получила широкое распространение при проектировании как новых, так и усовершенствовании старых зданий.
Принципиальная схема закрытой системы теплоснабжения выглядит следующим образом:
Преимущества закрытой системы горячего водоснабжения
Как открытая, так и закрытая система центрального отопления имеют свои достоинства:
- Обеспечивается приличное качество горячей воды.
- Для подачи горячей воды нет необходимости использовать всю инфраструктуру теплоснабжения, а используется лишь небольшой контур.
- Экономия топлива достигается за счет отсутствия необходимости централизации нагрева воды для горячего водоснабжения.
- В отопительных системах можно использовать теплоносители с низкой температурой кристаллизации.
- Температура воды в системе горячего водоснабжения не превышает 60 градусов, что гарантирует безопасность для потребителей.
Недостатки закольцованной сети
Главный недостаток закрытой центральной системы заключается в крупных инвестиционных расходах на строительство и ремонт. Использование современного оборудования для нагрева воды делает эту систему значительно более сложной и требует значительного количества коммуникаций.
Ко всем недостаткам петлевой сети также относятся:
- Увеличенные расходы на монтаж труб из-за дублирования инфраструктуры.
- Необходимость установки дополнительного оборудования для контроля температуры подачи.
- Нужда в выделении пространства под установки нагревательных приборов, таких как пластинчатые теплообменники.
- На крупных теплообменниках согласно санитарным нормам 2.1.4.2496 возникает требование к выполнению вакуумной деаэрации при температуре от 100°С и выше.
- Нужда в регулярном обслуживании оборудования для нагрева воды и вспомогательных систем.
- Потребность в постоянной подпитке контура горячего водоснабжения.
- Использование электроэнергии для подключения необходимого оборудования и связанные трудности в случае ее отсутствия.
Отличия закрытой и открытой систем горячего водоснабжения
Наиболее главным различием между этими системами является стоимость горячей воды для пользователей. В случае открытой системы пользователи оплачивают общую стоимость горячей воды, тогда как в закрытой системе она делится на стоимость холодной воды и стоимость теплового элемента, что часто приводит к оптимизации расходов.
К тому же, стоит учесть вопрос комфорта: в закрытой системе удобство и качество значительно выше. Пользователи с помощью автономных систем горячего водоснабжения могут гибко регулировать температуру как в помещении, так и подачу горячей воды.
Открытая и закрытая системы теплоснабжения
Системы теплоснабжения предназначены для подачи тепла в здание с целью поддержания комфортной температуры в холодные сезоны. Эти системы могут быть как централизованными, так и децентрализованными, зависимыми или независимыми, открытыми или закрытыми. В данной статье мы подробно разберем принципы работы и сравним преимущества и недостатки закрытых и открытых систем теплоснабжения. За основу в производстве теплообразующей инфраструктуры составляют следующие компоненты:
- предприятие, вырабатывающее тепло (котельная, электростанция);
- трубопроводы для транспортировки тепловой энергии (теплосети);
- потребители тепла (радиаторы, размещенные в помещениях).
Классификация систем теплоснабжения
Существует несколько типов систем теплоснабжения.
Классификация систем теплоснабжения включает различие между централизованными и децентрализованными системами, в зависимости от объема производимого тепла. В централизованных системах один источник тепла снабжает несколько зданий, тогда как в децентрализованной системе каждый дом или группа зданий, а также каждое помещение, самостоятельно вырабатывает тепло.
В рамках классификации типов децентрализованного теплоснабжения выделяют индивидуальное теплоснабжение — когда каждое помещение обогревается независимо, и локальное теплоснабжение — когда источник тепла отапливает всё здание.
В зависимости от способа подключения к системе выделяют зависимые и независимые системы. Зависимые системы предполагают, что теплоноситель нагревается в котельной и по сети трубопроводов поступает к радиаторам. В независимых системах жидкость из системы отопления проходит через теплообменник и нагревает теплоноситель дома (теплоноситель, нагретый в котельной, в систему отопления не поступает).
Также в зависимости от того, как организованы горячее водоснабжение и отопление, различают открытое и закрытое теплообеспечение.
Открытая система теплоснабжения
В открытой системе отопления горячая вода, нагретая в котле, одновременно используется для горячего водоснабжения и отопления радиаторов. Постоянная потребность в воде для горячего водоснабжения требует регулярного пополнения отопительной системы. Температура воды должна составлять 65–70 градусов по Цельсию. Эта система является довольно старой и была широко распространена в период СССР.
Преимущества и недостатки открытого теплоснабжения
Основные преимущества открытой системы отопления:
- Минимум оборудования, так как использование теплообменников не требуется;
- Температура здесь ниже, поэтому потери при транспортировке по трубам на большие расстояния оказываются меньше по сравнению с закрытой системой.
Недостатками открытой системы являются:
Недостаток чистоты воды. Вследствие большого расстояния труб горячего водоснабжения, жидкость, поступающая в трубы, содержит много загрязняющих веществ и шлаков, что приводит к накоплению на пути от котла до потребителя. В результате вода, поступающая из кранов, может иметь неприятный цвет и запах и не удовлетворять гигиеническим требованиям. Установить системы очистки воды в каждом доме потребует значительных финансовых ресурсов.
Кроме того, высокий спрос на горячую воду в пиковые часы приводит к значительному падению давления в трубах. Коммунальные службы вынуждены прибегать к установке дополнительных насосов и систем автоматического контроля давления в сети, чтобы избежать перепадов, отрицательно влияющих на подачу теплоносителя к радиаторам и снижению температуры воздуха в помещениях.
Оптимальные условия работы котельных, ТЭЦ и других электростанций требуют установки массивных систем водоподготовки для удаления солей и других примесей из поступающей воды, что также способствует повышению затрат.
Использование тепловых пунктов
Для удешевления закрытой системы отопления несколько домов или целый микрорайон могут подключаться к централизованной отопительной системе (ЦОС). Центральная система отопления представляет собой специализированное помещение, включающее в себя теплообменники, насосы и автоматические устройства для управления подачей воды. К данному зданию подсоединяются водопроводы и отопительные сети.
Важно отметить, что вода проходит через теплообменники и затем, после нагрева, поступает в циркуляционную систему горячего водоснабжения, где она расходуется потребителями по мере необходимости.
Применение ЦТП позволяет существенно снизить затраты на строительство подстанций централизованного теплоснабжения. Поскольку система теплоснабжения охватывает несколько кварталов или микрорайонов, затраты на приобретение и установку оборудования и автоматики несоизмеримо уменьшаются по сравнению со строительством отопительной системы для каждого отдельно взятого жилья.
Открытые системы
В открытой системе отопления движению жидкости способствует естественная циркуляция — она обеспечивается за счет различий в плотности горячей и холодной воды. При нагревании температура в воде увеличивается, что снижает ее плотность; соответственно, менее плотная горячая жидкость поднимается, вытесняя более плотную холодную.
Это запускает процесс циркуляции; нагретая в котле вода прижимается к радиаторам под давлением более холодных слоев. В процессе нагрева жидкость расширяется, избыточное количество которой попадает в расширительный бак, что предотвращает возникновение аварийных ситуаций, потенциально приводящих к повреждению котлов и труб. Внутри бачка охлаждающая жидкость постепенно остывает и может вновь возвращаться в систему.
Рекомендуется размещать расширительный бак как можно выше, поскольку это способствует правильной работе системы. Часто его устанавливают на неотапливаемых чердаках, где в зимний период температура быстро снижается, что косвенно способствует ускорению работы системы. Чтобы минимизировать теплопотери зимой и избежать замерзания жидкости в холодные периоды, следует кирпичного утеплённого резервуара. На крышке необходимо оставить небольшое вентиляционное отверстие, чтобы избежать избыточного давления.
Чтобы избежать таких проблем, как закупорка системы воздухом, всегда следите за тем, чтобы уровень жидкости в бачке не поднимался выше установленного максимума.
Поскольку температура воды в открытой системе медленно нарастает после запуска котла, следует контролировать этот процесс. Постепенный подъем температуры необходим для долговечности системы, потому что частое закипание теплоносителя может вызвать выход системы из строя.
Монтаж открытой системы отопления должен проводиться строго по специальной инструкции. Это необходимо для предотвращения утечек теплоносителя и его замерзания зимой. Специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил:
- Проверить наличие нужного уклона в трубах. Горизонтальные трубы следует укладывать с уклоном в сторону радиаторов размером 10 мм на один погонный метр (как минимум в градации 0,005-0,01%).
- Минимизировать количество соединений. Чем меньше соединительных элементов в системе, тем лучше ее герметичность и срок службы без ремонта.
- Сечение трубы, выходящей из котла отопления, должно быть самым большим во всем трубопроводе.
- Важным фактором является правильный выбор сечения труб в зависимости от ее объема. Так, для зданий площадью от 50 до 100 м² минимальный диаметр труб составляет 40 мм. Этот показатель будет увеличиваться пропорционально. Диаметр труб, ведущих к батареям, должен совпадать с диаметром стояка, при этом подводящие трубы допускают меньший диаметр.
В теплое время года, когда отопительная система не используется, следует тщательно слить воду, чтобы предотвратить коррозию труб и фитингов, которая неизбежно сокращает срок службы оборудования.
Закрытые системы
В отличие от открытой системы, закрытая предполагает наличие циркуляционного насоса, который обеспечит движение жидкости по трубам. Закрытые системы также обеспечивают более быструю нагрев воды по сравнению с открытыми.
При установке приборов в закрытой системе рекомендуется придерживаться некоторых правил:
- Расширительный бак должен быть установлен в отапливаемой части помещения. Это позволяет сократить затраты на установку отопительной системы, так как утеплять бак не требуется.
- Сечение труб следует подбирать в зависимости от площади отапливаемого помещения. Нельзя экономить и монтировать трубы с наименьшим сечением, так как это может привести к проблемам с давлением, что негативно отразится на работе циркуляционного насоса.
- Насос необходимо установить так, чтобы ось ротора располагалась горизонтально. Это исключает шум во время работы и уменьшает трение теплоносителя.
В закрытой системе предусмотрен специальный расширительный бак с мембраной, который предотвращает замерзание системы, смешивая охлаждающую жидкость с антифризом при необходимости.
Чтобы исключить аварийные ситуации, система дополнительно оборудована группой безопасности, которая включает комбинацию предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика, объединенных в одном коллекторе. В случае неисправности расширительного резервуара и резкого повышения давления в трубах данная группа безопасности позволяет выровнять давление, автоматически показываемое на манометре.
Выбор отопительного котла
Завод «Теплодар» производит котлы, пригодные для применения в системах обоих типов. Однако имеются специфические нюансы в этом выборе:
- В открытой системе предпочтительно использовать котлы на газу или дровах. Их необходимо устанавливать в отдельной комнате, пол которой должен быть исключительно застелен огнеупорными материалами.
- В закрытых системах допускаются котлы на всех возможных видах топлива, таких как газ, дрова, уголь и дизельное топливо, но наиболее экономичным вариантом будет газовый котел.
В обеих системах котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными, с возможностью комплектовать их бойлером для обеспечения горячей воды для домочадцев.
Важно учитывать все преимущества и недостатки при выборе подходящей системы отопления, а также необходимость корректного выполнения монтажа, который будет гарантией надежного и стабильного функционирования всей системы отопления.
