Котел расположен в отдельном помещении с принудительной вентиляцией. Агрегаты должны быть установлены на огнеупорный материал или на бетонный пол.
Открытая система отопления: принципиальные схемы и особенности обустройства
Благодаря простоте монтажа, низкой стоимости и высокой эффективности открытая система отопления по-прежнему пользуется спросом. Поняв принцип работы, оборудование и правила монтажа, вы сможете организовать отопление своего дома.
Мы объясняем, как можно построить эффективную открытую систему отопления. Мы расскажем вам, как собрать систему, обращая пристальное внимание на технические требования и правила при выборе и подключении компонентов. Используя наши рекомендации, вы построите эффективную, безотказную схему.
Для импровизаторов мы также предлагаем практичные, проверенные временем варианты сборки. Представленная информация дополнена полезными иллюстрациями, сериями фотографий 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 отоплении горячей водой теплоноситель является промежуточным звеном для передачи тепловой энергии от котельной системы к радиаторам. Теплоноситель может циркулировать на большие расстояния и обогревать дома и помещения различных размеров. Этим объясняется широкое распространение нагрева горячей воды.
Работа открытой системы отопления возможна без использования насоса. Циркуляция теплоносителя основана на принципах термодинамики. Вода течет по трубам благодаря разнице в плотности горячей и холодной воды и наклону проложенных труб.
В открытых контурах отопления объем расширения теплоносителя обеспечивается герметичной емкостью — стальным или пластиковым баком с крышкой и сливным патрубком для сброса излишков в воздуховод.
Открытые отопительные контуры напрямую сообщаются с атмосферой. Воздух выводится через бак, но при этом происходит и испарение, что требует регулярного пополнения теплоносителя в системе.
Расширительный бак для системы нагрева горячей воды можно изготовить из пластиковой емкости, старой металлической емкости и аналогичных инструментов.
В схемах подключения блоков соблюдаются обычные принципы. Существуют варианты с двумя трубами и с одной трубой.
В двухтрубных системах отопления теплоноситель подается к агрегатам по одной трубе, а отводится по другой. В однотрубных системах теплоноситель перетекает от одного нагревателя к другому и по главной трубе обратно в котел.
Большинство открытых систем отопления относятся к гравитационным системам отопления. Однако существуют также варианты, в которых используется циркуляционный насос, который выбирается для нагрузок, превышающих стандарты для закрытых контуров.
Основной поток воздуха в открытых контурах выходит через бак. Исключение составляют контуры с приборами, подключенными снизу, для которых требуется вентиляция для каждого радиатора.
Все виды оборудования, используемого при строительстве систем отопления, применяются в открытых контурах. Однако рекомендуется использовать чугунные модели, поскольку они способны долго сохранять тепло.
Это важнейший элемент системы — открытый расширительный бачок, в который стекает избыток нагретой охлаждающей жидкости. Резервуар обеспечивает автоматическую стабилизацию давления жидкости. Резервуар устанавливается над всеми компонентами системы.
Весь процесс создания «открытой системы отопления» делится на два этапа:
- Подача. Разогретый теплоноситель движется от котла к радиаторам.
- Обратка. Излишек теплой воды поступает в расширительный резервуар, остывает и возвращается в котел.
В однотрубных системах подача и обратка проходят по одной трубе; в двухтрубных системах подача и обратка независимы друг от друга.
Плотность горячей воды ниже плотности холодной воды, что создает гидростатический напор в системе. Под действием этого давления горячая вода поступает в радиаторы.
Однотрубная система считается самой простой, удобной и доступной для импровизаторов. Система очень проста.
Основное оборудование однотрубной системы отопления включает в себя:
- отопительный котел;
- радиаторы;
- расширительный бак;
- трубы.
Требования к обустройству и эксплуатации
При создании системы отопления важно учитывать некоторые особенности открытой системы отопления:
- Для обеспечения нормальной циркуляции монтаж котла выполняется в самом низком месте магистрали, а расширительного бачка – в наивысшей точке.
- Оптимальное место для размещения расширительного бачка – чердачное помещение. В холодное период года емкость и подающий стояк в пределах неотапливаемого чердака надо утеплять.
- Прокладка магистрали выполняется с минимальным числом поворотов, соединительных и фасонных деталей.
- В гравитационной отопительной системе вода циркулирует медленно (0,1-0,3 м/с), поэтому и нагрев должен происходить постепенно. Нельзя допускать кипения – это ускоряет износ радиаторов и труб.
- Если зимой отопительная система не используется, то жидкость необходимо слить – эта мера сохранит целыми трубы, радиаторы и котел.
- Уровень теплоносителя в расширительном баке необходимо контролировать и периодически восполнять. В противном случае в магистрали возникнуть воздушные пробки, снижающие эффективность работы радиаторов.
- Вода – оптимальный теплоноситель. Антифриз токсичен, его не рекомендуется использовать в системах, имеющих свободный контакт с атмосферой. Его использование целесообразно, если нет возможности сливать теплоноситель в неотапливаемый период.
Особое внимание уделяется расчету поперечного сечения и уклона труб. Особое внимание следует уделить проектированию трубопроводов, особенно проектированию системы отопления и прокладке труб. Правила проектирования регламентированы в СНиП 2.04.01-85.
В гравитационных контурах поперечное сечение больше, чем в насосных, но общая длина трубопровода сокращается почти вдвое. Уклон в 2 — 3 мм на погонный метр на горизонтальных участках системы может быть установлен только в системах отопления с естественным потоком.
Несоблюдение уклона в системах с естественным движением теплоносителя приводит к засорению труб и недостаточному нагреву радиаторов, удаленных от котла. В результате тепловая эффективность снижается.
Открытые системы теплоснабжения
В открытой системе вода непрерывно подается из сети централизованного теплоснабжения, которая балансирует поток даже при полном опорожнении. В советское время около 50 % тепловых сетей работали по этому принципу, что объясняется экономической эффективностью и минимизацией затрат на отопление и горячую воду.
Однако открытая система отопления имеет ряд недостатков. Чистота воды в трубах не соответствует требованиям гигиенических норм. Когда жидкость долгое время течет в трубах, она приобретает другой цвет и неприятные запахи. Когда из этих труб берутся пробы воды, в ней часто обнаруживаются вредные бактерии.
Стремление очистить жидкость в открытой системе приводит к снижению эффективности теплоснабжения. Даже самые современные методы устранения загрязнения воды не могут компенсировать этот существенный недостаток. Поскольку сети большие, затраты увеличиваются, но эффективность очистки остается прежней.
Открытая система отопления работает по законам термодинамики: горячая вода поднимается, создавая высокое давление на выходе из котла и небольшой вакуум на входе в теплогенератор. Затем жидкость передается из зоны с более высоким давлением в зону с более низким давлением, в результате чего происходит естественная циркуляция теплоносителя.
При нагревании вода имеет тенденцию увеличиваться в объеме. Поэтому для системы отопления такого типа требуется открытый расширительный бак, как показано на фото — это устройство полностью герметично и напрямую связано с атмосферой. Поэтому данный тип теплоснабжения правильно называть открытым водогрейным отоплением.
В открытом варианте вода нагревается до 65 градусов, затем по трубопроводу подается в краны, откуда поступает к потребителям. Этот тип теплоснабжения позволяет использовать недорогие краны вместо дорогих теплообменников. Поскольку поглощение тепла происходит неравномерно, подводящие трубы к конечному потребителю проектируются таким образом, чтобы максимально увеличить потребление.
Закрытые системы теплоснабжения
Закрытая система отопления — это конструкция, в которой теплоноситель, циркулирующий в трубах, используется только для отопления, а вода для производства горячей воды не берется из тепловой сети.
В этом случае все элементы тепловой сети герметично изолированы от окружающей среды. Закрытая система отопления также имеет небольшую утечку теплоносителя, но ее потери компенсируются автоматическим клапаном пополнения (подробнее: «Автоматическое пополнение системы отопления — форма клапана пополнения и узел»).
В закрытом варианте отопления помещений подача тепла контролируется централизованно, а количество теплоносителя в системе остается постоянным. Расход тепла зависит от температуры теплоносителя, циркулирующего в трубах и радиаторах.
В закрытых системах централизованного теплоснабжения обычно имеются станции централизованного теплоснабжения, которые получают горячую воду от поставщика тепла, например, ТЭЦ. Затем температура теплоносителя повышается до параметров, необходимых для обеспечения тепла и горячей воды, и передается потребителям.
При эксплуатации закрытой системы отопления система теплоснабжения обеспечивает высокое качество горячей воды и экономию энергии. Основным недостатком является сложность водоподготовки из-за удаленности отдельных тепловых пунктов друг от друга.
Зависимая и независимая системы теплоснабжения
Как открытая, так и закрытая система отопления может быть подключена двумя способами — зависимым и независимым.
Зависимый тип подключения для открытой системы означает подключение через лифты и насосы. В независимом варианте горячая вода подается через теплообменник.
Независимое подключение стоит дороже, но качество воды в трубе выше (подробнее: «Независимая и зависимая система отопления — различия систем, преимущества и недостатки»).
Зависимый тип закрытой системы означает, что вода поступает к потребителю, минуя тепловые пункты. В этом случае нет необходимости устанавливать циркуляционные насосы, устройства контроля теплообменника и автоматические регуляторы. Недостатком, однако, является то, что температурный режим в системе невозможно регулировать.
Независимые закрытые системы отопления экономят 10-40 % энергии в год. Они позволяют регулировать количество подаваемого тепла и температуру теплоносителя, улучшать его качественные характеристики, что приводит к надежной работе системы отопления.
Пример открытой системы отопления на видео:
Открытые и закрытые системы отопления — сравнение преимуществ и недостатков.
Закрытая система теплоснабжения
Закрытая система отопления строится с использованием специального оборудования для нагрева воды: пластинчатого теплообменника или бойлера. Таким образом, отопительный контур отделен от контура бытового горячего водоснабжения и может снабжаться водой разного качества: более качественной в контуре бытового горячего водоснабжения и технической водой в отопительном контуре.
Поскольку это закрытая система централизованного теплоснабжения, которая полностью соответствует требованиям санитарных норм и одновременно обеспечивает комфорт для потребителей, она считается самой современной и широко используется при проектировании новых и реконструкции старых зданий.
Принципиальная схема закрытого СН выглядит следующим образом:
Преимущества закрытой системы ГВС
Как и открытая система ЦТ, закрытая система ЦТ также имеет свои преимущества:
- Обеспечивается надлежащее качество горячей воды.
- Для подачи горячей воды не нужно задействовать всю инфраструктуру СТ, используется только малый контур.
- Обеспечивается экономия топлива за счет отсутствия необходимости централизованного нагрева воды для ГВС.
- Для отопительной системы можно использовать теплоноситель с низкой t кристаллизации.
- В системе ГВС течет вода с температурой не выше 60 градусов, что гарантирует безопасность потребителям.
Минусы закольцованной сети
Основным недостатком закрытой системы ЦТ являются высокие инвестиционные затраты на строительство и ремонт. Использование специального оборудования для нагрева воды делает систему технически более сложной и требует использования большего количества коммуникаций.
К недостаткам петлевой сети также относятся:
- Увеличенные расходы на прокладку труб за счет фактического дублирования трубопроводов.
- Необходимость использовать дополнительное оснащение для температурного контроля подачи воды.
- Необходимость выделения места под установку водонагревательного оборудования, например, пластинчатого теплообменника.
- На крупных тепловых пунктах по СанПиН 2.1.4.2496 возникает необходимость выполнения вакуумной деаэрации при t воды от 100°С и больше.
- Необходимость регулярного сервисного обслуживания оборудования для нагрева воды и сопутствующих коммуникаций.
- Необходимость постоянной подпитки контура ГВС.
- Использование электроэнергии для подключения необходимого оборудования и связанные с этим трудности при ее отсутствии.
Отличия закрытой и открытой систем ГВС
В целом, наиболее важным и фундаментальным различием между этими системами горячего водоснабжения является цена горячей воды для конечного потребителя. Если в открытой системе оплачивается общая стоимость горячей воды, то в закрытой системе стоимость холодной воды и стоимость теплового элемента оплачиваются отдельно. При установке счетчиков счета за электроэнергию в закрытой системе ЦТ значительно ниже, чем в открытой системе, и люди могут экономить деньги.
Также важно оценить комфорт и удобство: эти параметры гораздо выше в закрытой системе ЦТ. В частности, с помощью автономной системы горячего водоснабжения потребители могут гибко управлять воздухом в помещении и горячей водой.
Открытая и закрытая системы теплоснабжения
Теплоснабжение — система подачи тепла в здания для поддержания комфортной температуры в помещениях в холодное время года. Системы теплоснабжения могут быть централизованными или децентрализованными, зависимыми или независимыми, открытыми или закрытыми. В данной статье подробно объясняются принципы работы и сравниваются преимущества и недостатки закрытых и открытых систем теплоснабжения. Система теплоснабжения состоит из следующих элементов:
- предприятие, вырабатывающее тепло (котельная, электростанция);
- трубопроводы для транспортировки тепловой энергии (теплосети);
- потребители тепла (радиаторы, установленные в помещениях).
Классификация систем теплоснабжения
Различают следующие типы систем теплоснабжения.
Различают следующие типы систем теплоснабжения: Централизованные и децентрализованные системы теплоснабжения различаются в зависимости от количества производимого тепла. В централизованных системах один источник тепла снабжает несколько зданий. В децентрализованной системе каждое здание или группа зданий, каждое отдельное помещение вырабатывает тепло самостоятельно.
При классификации типов децентрализованного теплоснабжения различают индивидуальное теплоснабжение, когда каждая квартира отапливается независимо, и локальное теплоснабжение, когда источник тепла отапливает все здание.
В зависимости от типа подключения к сети различают зависимые и независимые системы отопления. Зависимая — когда теплоноситель (жидкость или пар) нагревается в котельной и по сети трубопроводов поступает к радиаторам отапливаемого помещения. Независимый — когда жидкость из системы отопления проходит через теплообменник и нагревает теплоноситель дома (теплоноситель, нагретый в котельной, не поступает в систему отопления дома).
В зависимости от того, как организовано горячее водоснабжение и отопление, различают открытое и закрытое теплоснабжение.
Открытая система теплоснабжения
В открытой системе отопления вода, нагретая в котельной, одновременно используется для приготовления горячей воды и для нагрева радиаторов. Постоянное потребление воды для приготовления горячей воды требует регулярного пополнения системы отопления. В связи с использованием воды в горячем водоснабжении, ее температура должна быть 65-70 градусов Цельсия. Эта система очень старая, она широко использовалась в СССР.
Преимущества и недостатки открытого теплоснабжения
Преимущества открытого типа теплоснабжения:
- минимум оборудования так, как не требуется применение теплообменников;
- из-за того что температура воды ниже, потери при транспортировке по теплотрассам на большие расстояния меньше чем в закрытой системе.
Недостатки открытой системы:
Грязная вода. Из-за большой длины труб отопления жидкость, поступающая в трубы горячего водоснабжения, содержит большое количество грязи и шлака, которые накапливаются на пути от котельной до потребителя. Из-за большого расстояния между трубами отопления вода в кране может иметь неприятный запах и цвет и не соответствовать гигиеническим нормам. А установка систем очистки воды в каждом доме потребует значительных финансовых затрат.
Высокий спрос на горячую воду в пиковое время приводит к заметному падению давления в трубах. Это вынуждает коммунальные службы устанавливать дополнительные подпорные насосы и автоматику для контроля давления в системе. В противном случае перепад давления приводит к снижению расхода теплоносителя через радиаторы в квартиры и, соответственно, к снижению температуры воздуха в помещениях.
Большие потери теплоносителя из системы отопления требуют установки на котельных, ТЭЦ и других электростанциях массивных систем водоподготовки, которые удаляют соли и другие примеси из проточной воды.
Использование тепловых пунктов
Чтобы удешевить закрытую систему отопления, для нескольких домов или микрорайона устанавливается центральная отопительная система (ЦОС). Система центрального отопления представляет собой помещение с теплообменниками, насосами и автоматическими устройствами для управления подачей воды. К этому зданию подведены водопроводные и отопительные сети.
Важно отметить, что сетевая вода проходит через теплообменники и после нагрева поступает в циркуляционную систему горячего водоснабжения, где циркулирует и расходуется потребителями по мере необходимости.
Использование ЦТП экономит затраты на строительство подстанций централизованного теплоснабжения. Поскольку система теплообмена распространяется на несколько кварталов или микрорайон, затраты на приобретение и установку оборудования и автоматики снижаются по сравнению с установкой системы отопления в каждом доме.
Открытые системы
В открытой системе отопления жидкость движется по трубам естественным образом — движение жидкости обеспечивается за счет разницы в плотности горячей и холодной воды. При повышении температуры плотность уменьшается, и вода с более низкой температурой (и, соответственно, более высокой плотностью) перемещается в сторону, где плотность ниже, выталкивая вперед более теплую воду.
Это запускает процесс циркуляции — нагретая в котле вода поднимается под давлением более холодных нижних слоев и движется по трубам к радиаторам. В процессе нагрева жидкость расширяется и образует избыток, который направляется в расширительный бак. Это предотвращает аварию, при которой котел и трубы могут лопнуть изнутри. Внутри бака охлаждающая жидкость постепенно охлаждается, а затем снова течет по трубам.
Рекомендуется размещать бак как можно выше, чтобы система работала правильно. Многие люди устанавливают расширительные баки на неотапливаемых чердаках. В холодное время года хладагент охлаждается особенно быстро, что положительно сказывается на скорости работы системы. Чтобы избежать больших потерь тепла зимой и предотвратить замерзание жидкости при экстремально низких температурах, рекомендуется утеплить резервуар. В крышке должно быть небольшое вентиляционное отверстие, или бак должен быть неплотно закрыт и оставлять небольшую щель открытой.
Во избежание такого неприятного явления, как закупорка системы воздухом, всегда следите за тем, чтобы уровень жидкости в баке не превышал максимального уровня.
Поскольку температура воды в открытой системе после запуска котла повышается медленно, важно контролировать этот процесс. Постепенный нагрев до постоянной температуры необходим для длительного срока службы системы. Если теплоноситель регулярно закипает, система быстро выйдет из строя.
Монтаж открытой системы отопления должен выполняться строго в соответствии с инструкцией. Это предотвращает утечку охлаждающей жидкости и ее замерзание в холодное время года. Эксперты рекомендуют придерживаться следующих правил:
- Проверить, имеют ли трубы надлежащий уклон. Рекомендуется располагать горизонтальные трубы так, чтобы их уклон в сторону радиаторов составлял 10 мм на один погонный метр (0,005-0,01%).
- Минимизировать количество стыков. Чем меньше в системе будет элементов соединения, тем герметичнее она будет, и тем дольше прослужит без необходимости в ремонте.
- Сечение трубы на выходе из отопительного котла должно быть наибольшим во всем трубопроводе.
- Сечение труб важно подобрать в соответствии с ее объемом. Так, при площади здания от 50 до 100 м2 диаметр труб составляет 40 мм. И этот показатель увеличивается пропорционально. Диаметр труб, ведущих к радиаторам, должен быть равен диаметру стояка. Подводящие трубы могут быть меньшего сечения.
В теплое время года, когда отопление не требуется, важно тщательно сливать воду, чтобы избежать коррозии труб и фитингов, которая неизбежно сокращает срок службы оборудования.
Закрытые системы
В отличие от открытой системы отопления, закрытая система отопления требует установки циркуляционного насоса для обеспечения движения жидкости по трубам. Теплоноситель нагревается с большей скоростью, чем в открытых системах.
При установке приборов в закрытой системе отопления специалисты рекомендуют придерживаться определенных правил.
- Монтаж расширительного бака выполняется в отапливаемой части помещения. Это имеет свои преимущества, в частности, затраты на установку отопительной системы заметно снижаются, ведь утеплять бак не придется.
- Сечение труб рекомендуется подбирать в соответствии с площадью отапливаемого здания. Не рекомендуется при этом экономить, выбирая трубы наименьшего сечения. Это может вызвать неполадки в виде скачков давления, что в конечном итоге негативно отразится на работе циркуляционного насоса.
- Насос должен монтироваться таким образом, чтобы ось его ротора располагалась в горизонтальном положении. Это исключит шум при работе и уменьшит трение, создаваемое теплоносителем. Для установки насоса и расширительного бака выбирают место перед входом в котел отопления.
В закрытой системе имеется специальный расширительный бачок с мембраной, предназначенный для разбавления охлаждающей жидкости антифризом в случае необходимости. Это сводит риск замерзания системы к нулю.
Для предотвращения аварийных ситуаций система оснащена специальной группой безопасности, состоящей из комбинации предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика, установленных в одном коллекторе. В случае неисправности расширительного бака и внезапного повышения давления охлаждающей жидкости в трубах группа безопасности автоматически выравнивает показания на манометре.
Выбираем отопительный котел правильно
Завод «Теплодар» производит котлы, пригодные для установки в системах обоих типов. Однако в этом выборе есть некоторые нюансы:
- Для открытой системы рекомендуется выбирать котел, который функционирует на газе или на дровах. Его нужно разместить в отдельной комнате, где пол застелен негорючим материалом.
- В закрытой схеме допускается устанавливать котел на любом виде топлива — газе, дровах, угле, дизельном топливе. Самый выгодный вариант — газовый прибор.
В обоих случаях система может быть одноконтурной или двухконтурной, и может быть дополнена бойлером для обеспечения жителей горячей водой.
Каждая система отопления имеет свои преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при выборе системы. Правильный монтаж является предпосылкой для хорошо функционирующей системы отопления.
