Зависимая и независимая система отопления: схема присоединения, подключение к котлу

Зависимая система

Теплоноситель, протекающий вдоль магистралей, попадает прямо в жилище. Систему также называют открытой, так как подбор теплоносителя с целью обогрева здания (также для предоставления теплой воды) происходит из выводящего трубопровода (другое название приводящий). Данная схема популярна для зданий, рассчитанных на несколько семей и строений государственных учреждений, магазинов, банков, многих других сооружений.

Если температура теплоносителя внутри подающего трубопровода не достигла 95 градусов по Цельсию, его отправляют в отопительные аппараты. Когда температура достигает данный предел, но все равно остается менее 105 градусов по Цельсию, требуется вмешательство смесительного элеваторного узла. Его устанавливают на входе в коттедж, чтобы жидкость, газ или антифриз из радиаторов добавлять к горячему теплоносителю, дабы последний стал теплым, а не горячим.

Зависимая система функционирует на основе законов молекулярной физики и термодинамики. Антифриз или другой теплоноситель попадает наверх, из-за чего на выходе из котла отопления образуется высокое давление, параллельно с этим на входе теплогенератора создается незначительное разряжение. После этого жидкость стремится попасть в зону, где давление ниже. Эта система работает согласно естественной циркуляции теплоносителя.

Данную схему очень часто использовали в СССР. Зависимая система отопления функционирует исправно, бесперебойно. Ремонт, монтаж, материалы требуют небольших вложений. Нет необходимости в установке добавочных труб, используемых для подачи в помещение теплой воды.

Минусы:

• отбросы и мусор с трубопроводов оказываются внутри батареи;
• когда происходит ремонт или замена оборудования, нередко случаются перепады давления, гидроудары;
• теплоноситель нельзя назвать качественным, так как он проходит вдоль старых магистралей, которые чаще всего уже ржавые;
• качество воды или смеси антифризов влияет на термостатические вентили, они ломаются;
• регулировать температуру дома самостоятельно почти невозможно;

Схема зависимого теплоснабжения

Зависимое теплоснабжение предполагает доставку горячей воды с ТЭЦ в дома по трубам

Зависимая схема теплоснабжения предусматривает сообщение тепловой сети и внутренних коммуникаций в доме через магистральные трубы. Вода из теплораспределителя подается к объектам, то есть движется от центральной котельной в квартиру.

Особенность схемы – зависимость от температуры теплоносителя. Если она достигает до 95 градусов, вода сразу поступает к трубам отопления. При повышении температуры до 105 градусов необходим смесительный узел – элеватор. Он подмешивает холодную воду из радиаторов в горячую, находящуюся в магистрали.

К преимуществам зависимой схемы для отопления относятся надежность оборудования и отсутствие необходимости его контроля. Монтажные работы и себестоимость материалов – недорогие, поскольку дополнительные трубы ГВС не прокладываются – горячая вода отбирается прямо из теплотрассы.

Подключение по зависимой схеме реализуется через прямое подсоединение к линии, при помощи элеватора, насосов на перемычке, сети обратки и подачи или смешанным способом. В последнем случае устанавливаются элеватор и насос.

При зависимом подключении в воде часто остаются минеральные и механические загрязнения, сокращающие срок эксплуатации разводки.

Схема независимого теплоснабжения

Циркуляционный насос на ТЭЦ для городской магистрали теплоснабжения

Независимая схема отопления состоит из основного и дополнительного циркуляционных контуров, разделенных теплообменником. Теплоноситель направляется из ТЭЦ или котельной в центральный тепловой пункт. Далее он движется в теплообменник (главный контур), а затем идет на теплоснабжение дома (вспомогательный контур). Оба контура изолированы, вода не смешивается.

В независимой магистрали теплоноситель движется принудительно – за счет циркуляционного насоса. Вода поступает через нагревательные приборы постоянно. На случай утечек есть расширительный резервуар.

Зависимость от электроснабжения

Энергонезависимая система отопления означает, что отопительное оборудование может работать при отсутствии электричества. Некоторые виды нагревательных котлов и теплообеспечивающих конструкций не могут работать без электроэнергии, а другие способны функционировать без нее.

Котлы, работающие на твердом топливе

Теплогенератор, представляющий собой котел (стальной или чугунный), имеющий водную рубашку в топке и механическую регулировку поддувала при помощи термостата, является полностью энергонезависимым устройством. Правда, у данной конструкции существует серьезный недостаток, который заключается в том, что требуется постоянная дозагрузка твердого топлива.
Сделать независимое отопление частного дома, то есть без привлечения людей, помогают несколько технических решений:

1. Установка бункера и транспортной ленты. По мере того, как прогорает топливо, будут подаваться новые порции пеллет или опилок. Но для работы транспортера необходимо наличие электричества.
2. Использование пиролизного котла, в котором процесс горения разделяется на два этапа. Первый из них заключается в пиролизе дров при ограниченной подаче кислорода, а второй – в сжигании полученного газа. Наверху находится камера пиролиза, а под ней располагается отсек, где газ сгорает. При этом, чтобы продукты сгорания двигались против направления естественной тяги, необходим электрический вентилятор.
3. Котел верхнего горения может функционировать на одной закладке угля около пяти суток, поскольку тлеет лишь верхний его слой. Воздух к топливу подают сверху вниз, а золу уносит горячий поток продуктов сгорания. Но для обеспечения циркуляции воздуха потребуется электрический вентилятор.

Какая система оправдана в частном доме

Для частного дома подойдет комбинированный котел, например, электричество/газ

Для производственных цехов, домов выше 12 этажей применяется независимая гравитационная система – она обеспечивает качество отопления за счет равномерного распределения тепла. Расходы на оборудование и монтажные мероприятия окупаются при наличии большой площади. Расчетами и подбором схемы занимаются специалисты. Они рекомендуют устанавливать несколько теплообменников для нагрева первичного, вторичного теплоносителя и магистрали ГВС.

В условиях поселков, дач, небольших предприятий принимают во внимание технологические особенности теплоснабжения. Центрального отопления в таких местах практически нет – часто используется индивидуальное, с отдельной котельной. Ее нужно обустраивать с учетом энергонезависимости. С этой целью применяются котлы:

• Пеллетные. В них закладываются специальные однородные гранулы – пеллеты из прессованной стружки или лузги. Владелец загружает топливо на несколько суток, электричество задействуется только для запитки шнекового двигателя.
• Пиролизные. Работают по принципу дожига газов во вторичной камере. Работают на электричестве, от генераторов. Воздух нагнетается специальными вентилями.
• С верхним горением. Топливо закладывается горкой и поджигается сверху.
• С принудительной воздухоподачей. В большую однокамерную топку помещаются пеллеты или дрова. В поддувале расположены вентилятор и заслонка, блокирующая доступ воздуха.

Оптимальный вариант для частного дома – котел, но для него понадобится на 20 % больше топлива в сравнении с центральным теплоснабжением.

Выбор схемы отопления

Использование зависимой и независимой систем отопления определяют характеристики сетей обогрева и параметры зданий.

Для домов, высота которых составляет 12 этажей и более, целесообразно предусмотреть независимую схему подключения. Обогрев небольших поселков или предприятий можно организовать и с помощью зависимых систем.

Избежать недостатков таких сетей в старых домах позволит гидравлическая балансировка. Она поможет улучшить распределение теплоносителя, его циркуляцию и другие показатели, не прибегая к капитальной реконструкции отопления

Виды циркуляции в контурах отопления

Для доставки тепла к батареям нужно переместить нагретый котлом теплоноситель.
Применяется естественная циркуляция в системе отопления и принудительное перемещение воды с помощью циркуляционного насоса. Естественная циркуляция применяется в простых системах отопления, она требует минимума оборудования при минимальных затратах на монтаж и эксплуатацию.

Для реализации этого метода перемещения теплоносителя используется изменение физических свойств воды при нагревании. Скорость перемещения зависит от разности температур и от величины гидравлического сопротивления, которое уменьшают увеличением диаметра труб.

Открытый контур отопления

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией открытая имеет несомненные преимущества.

Преимущества открытой естественной циркуляции теплоносителя:

1. простота и небольшие затраты на монтаж;
2. экономичность;
3. легко превращается в систему с принудительной циркуляцией, циркуляционный насос устанавливается обычно в «обратке».

Поэтому система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией весьма популярна и успешно используется. Основные недостатки подобного отопления – большая инерция. Кроме того, наличие открытого расширительного бака предопределяет ответ на вопрос — можно ли залить тосол в систему отопления дома. Залить можно, но он будет постоянно испаряться, что сделает эксплуатацию системы нерентабельной.

Закрытый контур отопления

Теплоноситель в закрытой системе отопления не имеет контакта с атмосферным воздухом. Для компенсации теплового расширения устанавливают герметичные мембранные расширительные баки. Закрытая система отопления схема может быть любой, для перемещения теплоносителя оборудуется циркуляционным насосом. Отсутствие контакта теплоносителя с воздухом значительно увеличивает срок службы труб и оборудования контура отопления.

Если при монтаже предусмотреть уклон труб, то при отсутствии напряжения сети и переключении байпаса возникнет естественная циркуляция в закрытой системе отопления дома. Конечно, эффективность системы упадет, но отопление будет работоспособно и продолжит обогревать жилище.

Основные преимущества закрытой системы отопления:

• применение герметичного расширительного бака исключает испарение жидкости, в закрытых системах можно применять тосол в качестве теплоносителя;
• 
  отсутствие контакта воды с воздухом защищает элементы контура от внутренней коррозии;
• закрытый контур отопления имеет малую инерционность и высокую эффективность;
• применение циркуляционного насоса позволяет уменьшить диаметр труб и уменьшить расходы на их приобретение;
• для теплых полов и для сложных разветвленных схем устанавливают дополнительный насос в системе отопления, который обеспечит их эффективную работу.

Влияние воздуха на работу контура отопления

Когда по тем или иным причинам появляется воздух в системе отопления, нормальная работа системы нарушается. Ухудшается или вовсе прекращается циркуляция со всеми вытекающими последствиями. В таких случаях специалисты говорят, что завоздушена система отопления и необходимо принимать меры для удаления воздушных пробок.

Наличие воздуха в контуре может вызвать неприятные явления:

1. 
   шум при движении воды по радиаторам и вибрацию, которая вызывает ослабление винтовых соединений, а иногда разрушение мест сварки;
2. в отдаленных подсобных помещениях отсутствие циркуляции может привести к размораживанию системы;
3. небольшое завоздушивание вызывает уменьшение эффективности работы и перерасход топлива;
4. воздух вызывает коррозию металлических труб и корпусов изнутри, что резко сокращает срок службы оборудования.

Для успешного удаления воздуха из контура служат воздушники в системе отопления, которые могут быть ручными и автоматическими. Из ручных воздухоотводчиков наиболее известный кран Маевского. Он устанавливается на торце батареи и с его помощью сбрасывается накопившийся воздух. Автоматический воздухоотводчик удаляет воздух из системы в процессе работы.

Воздухоотводчики устанавливаются в критических местах, таких как повороты трубопроводов и самых высоких точках отопительных систем.

Алгоритм удаления воздуха из контура

В процессе эксплуатации, по разным причинам, возможно появление воздушных пробок. Поэтому, чтобы правильно развоздушить контур отопления нужно произвести следующие действия:

• 
  найти место, в котором собрался воздух, определить это место можно на ощупь, по более низкой температуре;
• в точке, которая расположена выше по ходу течения теплоносителя, открывается кран Маевского;
• открывается кран подпитки и выпускается воздух до появления жидкости.

Газовые котлы

Газовый котел тоже может быть энергонезависимым. Работает такая модель по следующему принципу: пользователь поджигает дежурную горелку, которая с этого момента горит постоянно. От нее загорается основная.

Вся автоматика безопасности является механической, то есть ее действие основано на изменении объема материалов при изменении температуры.

Двухконтурный газовый котел

Недостаток энергонезависимого газового котла состоит в следующем: дежурная горелка, хоть и является с виду совсем небольшой, потребляет достаточно много газа. Гораздо более экономичными являются энергозависимые котлы, в которых имеется электронный розжиг.

Какая схема теплоснабжения лучше?

Применение энергонезависимой системы отопления оправдано только в том случае, если в работе сети электроснабжения наблюдаются частые сбои. Если же такой проблемы нет, то, конечно, следует обустраивать энергозависимую систему, поскольку она является намного более практичной. Ведь во внимание следует принимать не только удобство эксплуатации теплогенератора, но и вид циркуляции теплоносителя.

В энергонезависимой системе циркуляция может быть только естественной, когда теплоноситель движется по трубам за счет конвекции.

В энергозависимом же варианте теплоноситель прокачивается по трубам циркуляционным насосом, что дает целый ряд преимуществ:

• можно применять трубы малого диаметра, уклон также требуется небольшой;
• контур может иметь сколь угодно большую длину;
• прогрев всего контура осуществляется равномерно, тогда как при естественной циркуляции дальние от котла радиаторы являются относительно холодными;
• из-за большой скорости движения теплоноситель не успевает сильно остыть в контуре, поэтому отпадает необходимость эксплуатировать котел на максимальной мощности (щадящий режим);

При использовании энергозависимой системы появляется возможность подогревать теплоноситель незначительно, что бывает необходимо в межсезонье (при естественной циркуляции он без сильного нагрева не смог бы циркулировать).

Что такое элеваторный узел системы отопления?

Система отопления жилых домов обычно работает на температурном графике 95/70. Это означает, что максимальная температура, подаваемая на отопление, не должна превышать 95 градусов в наиболее холодные дни отопительного периода, соответственно возвращаемая из системы вода должна быть не более 70 градусов. В основном это обусловлено безопасностью.

Наружные тепловые сети, в зависимости от источника — котельная, ТЭЦ, работают на графиках выше, чем в домовых системах — 105/70; 130/70; 150/70 градусов. С целью увязки двух температурных режимов при подключении жилых домов по зависимой схеме был придуман элеватор.

Элеватор — узел смешения, в котором прямая вода из тепловой сети смешивается с обратной водой из системы отопления дома до нужной температуры воды, которая идет на систему отопления, то есть в батареи.

Энергозависимость системы отопления

Под энергозависимостью понимают способность отопления работать в отсутствие электроснабжения. Энергонезависимость может понадобиться в случае, когда есть опасность частого и длительного отключения электричества. Можно, конечно, установить в дома аварийное электроснабжение: электрогенератор либо аккумуляторные батареи с инвертором. Автоматика запустит аварийное питание сразу после исчезновения электропитания в сети. Но оборудование стоит денег и не все готовы идти на расходы. Как же обеспечить энергонезависимость отопления?

В-первых, обеспечить энергонезависимую тепло генерацию. Найти твердотопливный котёл, не требующий подключения к электросети — не проблема. А вот подавляющее большинство пеллетных, жидко топливных и особенно газовых котлов оснащены автоматикой, которая не работает без электропитания. Тем не менее найти модели с более простым управлением можно. Но нужно понимать, что особой экономичности и высокого комфорта от энергонезависимого газового котла ждать не стоит.

Газовые энергонезависимые отопительные котлы оснащены простейшим управлением. Розжиг пьезоэлектрический, поддерживается заданный уровень температуры теплоносителя

Во-вторых, обеспечить эффективную циркуляцию теплоносителя.Движение жидкости по трубам и отопительным приборам может осуществляться естественным образом (гравитационно) и принудительно (циркуляционно). Вкратце поясним эти понятия:

Гравитационное(энергонезависимое) отопление

Движение жидкости в гравитационной системе происходит за счёт разниц плотностей нагретой и уже остывшей жидкости. Горячий теплоноситель, выходя из котла, имеет меньшую плотность и объёмный вес, чем уже прошёдший потрубам и батареям, остывший. Соответственно, нагретая вода постоянно поднимается вверх, остывшая опускается вниз. Пока имеется достаточная разница температур, теплоноситель циркулирует. Для нормальной работы гравитационной системы необходимо соблюсти ряд жёстких условий:

• Отопительный котёл должен быть установлен в самой нижней части системы. Желательно в приямке, если на этом же этаже расположены отопительные приборы.

• Все горизонтальные трубы должны иметь уклон по ходу движения теплоносителя.

• Диаметр труб должен быть достаточно большим для снижения гидравлического сопротивления. Для индивидуального жилого дома это ориентировочно 35-50 мм.

Из плюсов гравитационного отопления можно назвать простоту конструкции и энергонезависимость. Минусов же у «гравитационки» немало:

• Сложность регулировки, низкая экономичность.

• Естественное давление жидкости невелико, поэтому скорость прохождения теплоносителя в трубах мала, из-за чего отопление весьма «задумчиво», нехотя прогревается и не быстро отзывается на изменение режима работы котла.

• Чем протяжённее трубопроводы, тем слабее циркуляция и хуже прогрев удалённых радиаторов. Горизонтальные ветки длиной свыше 30 м вообще не будут нормально работать.

• Низкая скорость протекания жидкости соответствует невысокой теплоотдаче, габариты отопительных приборов приходится увеличивать.

• В энергонезависимой гравитационной системе невозможно устроить тёплые полы, выбор отопительных приборов ограничивается стандартными радиаторами.

• Толстые трубы разводки, которые сложно спрятать, выглядят не эстетично.

Гравитационное отопление относительно просто устроено, но необходимо строго соблюдать необходимые уклоны по ходу движения теплоносителя

Циркуляционное(энергозависимое) отопление

В циркуляционной системе движением теплоносителя управляет циркуляционный насос. Помпа создаёт давление, достаточное для того, чтобы устранить все ограничения, связанные с преодолением гидравлического сопротивления, характерные для гравитационного отопления. Циркуляционная система полностью лишена недостатков гравитационной. В ней без учёта уклонов используют трубы малого диаметра, из-за чего их легко спрятать в штробы или стяжку. Нет ограничений по высоте расположения котла, расширительный бак можно разместить в котельной. Помимо настенных радиаторов, доступны тёплые полы, напольные конвекторы, можно дополнительно подогревать воздух для приточно-вытяжной вентиляции, воду в бассейне. Принудительное движение теплоносителя даёт возможность при грамотном проектировании и настройке постоянно поддерживать заданную температуру во всех помещениях.Отопление быстро разогревается, чутко реагирует на изменения режима отопления.

Циркуляционная система экономичней, комфортней и эстетичней гравитационной. Единственный существенный её недостаток — энергозависимость. На наш взгляд, многочисленные плюсы «циркуляционки» однозначно перевешивают единственный её минус и при выборе системы отопления для современного комфортабельного дома предпочтение стоит отдать именно ей. А застраховаться от отключения электроэнергии можно установкой генератора или АКБ.

Пример циркуляционного отопления, уклоны труб не имеют особого значения

Гравитационная система тоже имеет право на жизнь на даче или в загородном доме, в котором не предъявляется высоких требований к эстетике интерьера, комфорту и экономичности отопления. Более логичным является сочетание естественной циркуляции с твердотопливным котлом. Рациональное решение —на подающую трубу самотёчной системы параллельно установить циркуляционный насос. Это позволит эксплуатировать отопление в двух режимах: при наличии электричества оно будет работать как циркуляционное, более экономно и комфортно. Нет электроэнергии — функционирует в самотёчном режиме. Менее эффективно, но работает.

В гравитационную схему, где соблюдены все требования по уклонам и диаметрам труб, встроен циркуляционный насос, благодаря чему теплоноситель может циркулировать как самотёком, так и принудительно

Экономия ресурсов

Зависимый тип закрытой системы предусматривает, что вода поступает к потребителю, минуя тепловые пункты. В данном случае нет необходимости устанавливать циркуляционные насосы, приборы для регулировки теплообмена и автоматического контроля. Но есть и минус – невозможность регулировать температурный режим в системе.
Независимые закрытые системы теплоснабжения экономят энергоресурсы в размере 10-40 % в год. Они позволяют регулировать количество поставляемого тепла, температуру теплоносителя и улучшать его качественные характеристики, что приводит к надежной работе нагревательного оборудования.
Пример открытой системы теплоснабжения на видео:

Закрытые системы теплоснабжения

Закрытые системы теплоснабжения – это системы, в которых вода, циркулирующая в трубопроводе, используется только как теплоноситель, и не забирается из теплосистемы для нужд обеспечения горячего водоснабжения. При такой схеме система полностью закрыта от окружающей среды.

Конечно же, утечки теплоносителя возможны и при такой системе, однако, они весьма незначительны и легко устраняются, а потери воды без проблем автоматически восполняются с помощью регулятора подпитки.

Подача тепла в закрытой системе теплоснабжения регулируется централизованным способом, при этом количество теплоносителя, т.е. воды, остается в системе неизменным. Расход тепла в системе зависит от температуры циркулирующего теплоносителя.

Как правило, в закрытых системах теплоснабжения используются возможности тепловых пунктов. На них, от поставщика теплоэнергии, например, ТЭЦ, поступает теплоноситель, а его температура регулируется до необходимой величины для нужд отопления и горячего водоснабжения районными центральными тепловыми пунктами, которые и распределяют ее по потребителям.

Приемущества и недостатки закрытой системы теплоснабжения

Преимущества закрытой системы теплоснабжения заключаются в высоком качестве горячего водоснабжения. Кроме того, она дает энергосберегающий эффект.