Как устроена система отопления открытого типа – схема отопительной системы

Популярность системы отопления открытого типа обусловлена простой установкой, приемлемой стоимостью и высокой эффективностью. Кроме того, поняв принцип работы, изучив ее комплектацию и правила монтажа, можно самостоятельно выполнить систему обогрева в своем доме.

Важным условием является составление схемы отопления и четкое выполнение технологических норм и требований по выбору и соединению элементов системы.

Из чего состоит система и как она работает

Чтобы тепло поступало от котельной к приборам отопления, в водяной системе используется посредник – жидкость. Теплоноситель такого типа перемещается по трубопроводу и нагревает помещения в доме, причем все они могут иметь разную площадь. Этот фактор делает популярной подобную систему отопления.

Движение теплоносителя может осуществляться естественным путем, в основе циркуляции лежат принципы термодинамики. Благодаря разной плотности холодной и нагретой воды и уклону трубопровода вода движется по системе.

Одним из важных элементов системы отопления является открытый расширительный бачок, сюда поступает лишняя нагретая жидкость. Именно этот элемент стабилизирует давление теплоносителя. Главное условие – бак следует располагать в самой верхней точке отопительной системы.

Открытое теплоснабжение функционирует по следующей схеме:

• В котле нагревается вода и подается к приборам отопления в каждое помещение дома.
• На обратном пути лишняя жидкость уходит в расширительный бак открытого типа, ее температура понижается, и вода обратно возвращается в котел.

Системы отопления однотрубного типа подразумевает использование одной магистрали для подачи и обратки. Двухтрубные системы имеют независимую подающую и обратную трубу. При решении самостоятельно монтировать зависимую систему отопления лучше выбрать однотрубную схему, она более проста, доступна и имеет элементарную конструкцию.

Однотрубное теплоснабжение состоит из следующих элементов:

• Котел отопления.
• Батареи или радиаторы.
• Расширительный бачок.
• Трубы.

Упрощенная схема подразумевает использование вместо радиаторов трубы сечением 80-100 мм, но следует учитывать, что такая система менее эффективна в эксплуатации.

Двухтрубная открытая система отопления с насосом более затратная в материальном плане и характеризуется сложным монтажом. Однако в этом случае практически устраняются все недостатки однотрубной системы, что позволяет компенсировать расходы и сложность устройства. Все приборы отопления получают теплоноситель с одинаковой температурой, при этом остывшая жидкость направляется в обратку.

Особенности обустройства и эксплуатации

Если выбор сделан в пользу отопления с насосом и расширительным баком, то при обустройстве теплоснабжения в доме следует принять во внимание некоторые ее особенности:

• Чтобы теплоноситель нормально циркулировал, котел следует расположить в самой низкой точке системы, а расширительный бак – в самой верхней точке.
• Лучше всего поместить расширительный резервуар на чердаке дома. Если это помещение не отапливается, то емкость и стояк требуют хорошей теплоизоляции в холодное время года.
• Система должна иметь минимальное количество поворотов, соединений и фасонных элементов.
• Из-за медленной циркуляции теплоносителя в системе нельзя допускать сильного нагревания. Кипение воды значительно снижает срок эксплуатации приборов отопления и труб.

• Если в зимнее время не планируется эксплуатация отопительной системы, то жидкость в обязательном порядке сливают. Это поможет избежать разрушения труб, батарей и котла.
• Очень важно постоянно следить за уровнем воды в расширительном бачке, и при необходимости добавлять жидкость. Не соблюдение этого правила приведет к образованию воздушных пробок, следовательно, приборы отопления будут работать менее эффективно.
• Оптимальный вариант теплоносителя – вода, так как антифриз характеризуется высокой токсичностью, что делает невозможным его использование в открытых отопительных системах. Такой вариант допускается применять при отсутствии возможности сливать теплоноситель зимой.

При сборке отопительной системы, включая схему отопления гаража с циркуляционным насосом, важно правильно рассчитать сечение труб и степень их уклона. Эти значения регламентируются СНиП 2.04.01-85. В системах, где теплоноситель циркулирует естественным образом, трубы имеют большее сечение, чем в отоплении с принудительной циркуляцией. При этом в первом случае длина труб намного меньше. Что касается уклона, то его рекомендуется делать в системах с естественной циркуляцией жидкости, при этом регламентирующие документы устанавливают уклон 2-3 мм на один метр контура.

Схемы открытых систем отопления

В отопительных системах открытого типа теплоноситель может циркулировать двумя способами. В первом случае движение осуществляется естественным путем, его второе название гравитационная циркуляция. В отоплении открытого типа с насосом дополнительное оборудование заставляет перемещаться жидкость, такой вариант называют принудительным или искусственным перемещением. Выбирать тот или иной способ нужно в зависимости от площади помещения, количества этажей и используемого теплового режима.

Гравитационная циркуляция

В системах, где теплоноситель циркулирует естественным образом, нет механизмов, способствующих перемещению жидкости. Процесс осуществляется благодаря расширению нагретого теплоносителя. Чтобы схема такого типа эффективно работала, устанавливают разгонный стояк высотой 3,5 метра и более.

Магистраль в системе отопления с естественной циркуляцией жидкости имеет некоторые ограничения по длине, в частности она не должна превышать 30 метров. Следовательно, такое теплоснабжение может использоваться в небольших строениях, оптимальным вариантом в этом случае считаются дома, площадь которых не превышает 60 м 2 . Высота дома и количество этажей также имеют большое значение при монтаже разгонного стояка. Следует учитывать еще один фактор, в системе отопления естественного циркуляционного типа теплоноситель должен нагреваться до определенной температуры, при низкотемпературном режиме необходимое давление не создается.

Схема с гравитационным движением жидкости имеет определенные возможности:

• Сочетание с системами теплого пола. В этом случае на водяном контуре, ведущем к нагревательным элементам, устанавливают циркуляционный насос. В остальном функционирование осуществляется в обычном режиме, не прекращаясь даже при отсутствии электроснабжения.
• Работа с бойлером. Установка прибора осуществляется в верхней части системы, но на более низком уровне, чем расположен расширительный бак. В некоторых случаях на бойлер устанавливают насос, чтобы он работал в бесперебойном режиме. Однако стоит понимать, что в такой ситуации система становится принудительной, что делает необходимым монтаж обратного клапана для предотвращения рециркуляции жидкости.

Системы с искусственным побуждением движения теплоносителя

Схемы открытой системы отопления с насосом в любом случае подразумевают использование соответствующего прибора. Это позволяет увеличить скорость перемещения жидкости и сократить время на обогрев дома. Поток теплоносителя в этом случае движется со скоростью около 0,7 м/с, поэтому теплоотдача становится более эффективной и все участки системы теплоснабжения прогреваются одинаково.

В процессе монтажа системы отопления открытого типа с насосом следует учитывать несколько особенностей:

• Наличие встроенного циркуляционного насоса требует подключения к системе электропитания. Для бесперебойной работы при аварийном отключении электричества насос рекомендуется устанавливать на байпас.
• Насосное оборудование должно стоять на обратной трубе перед входом в котел, на расстоянии до 1,5 метров от него.
• Насос врезается в трубопровод с учетом направления движения теплоносителя.

Установка насоса также имеет свои особенности, он располагается на обводной трубе между двумя отсекающими кранами. Если есть электричество в сети, необходимое для работы насосного оборудования, то краны перекрывают. В этом случае теплоноситель проходит через обводное колено с циркуляционным насосом. При отсутствии напряжения вентили открывают, позволяя системе работать в гравитационном режиме.

Разводка труб в системе теплоснабжения

Схема открытой системы отопления с циркуляционным насосом должна быть не только эффективной и экономичной, она должна гармонично вписываться в интерьер помещения, не снижая его эстетических характеристик. Для этой цели используются различные разводки труб и расположения приборов отопления, выбор которых зависит от конструктивных особенностей помещения и его площади.

Однотрубные и двухтрубные системы отопления

В любой системе теплоснабжения вода нагревается в котле, затем поступает в приборы отопления, после чего по обратной трубе возвращается в котел. Однако такое движение теплоносителя может осуществляться разными способами.

Однотрубная система предполагает движение жидкости по одной трубе большого диаметра, причем все отопительные приборы располагаются на этой же магистрали.

Однотрубная система отопления с естественным движением теплоносителя имеет несколько преимущественных моментов:

• Использование минимального количества расходных материалов.
• Простой монтаж всех элементов и их соединение.
• Минимальное количество труб в помещении.

Из недостатков такой схемы разводки труб следует обратить внимание на неравномерный прогрев батарей. При удалении от газового котла для открытой системы отопления батареи нагреваются меньше, соответственно снижается их теплоотдача.

Двухтрубная система завоевывает все большую популярность. Благодаря тому, что приборы отопления соединены и с подающей, и с обратной трубой, система образует своеобразное замкнутое кольцо.

Среди преимуществ такой схемы можно отметить следующее:

• Равномерный прогрев всех отопительных приборов.
• Для каждого радиатора может устанавливаться индивидуальная температура.
• Высокая надежность отопительной системы.

Из минусов двухтрубной системы отопления выделяется более сложная установка веток коммуникации внутри помещения и значительные вложения и трудозатраты.

Способы подачи теплоносителя

Трубопровод, по которому подается горячая жидкость, можно разместить несколькими способами. В зависимости от этого подводка делится на верхнюю и нижнюю.

Верхняя разводка подразумевает подачу горячего теплоносителя по основному стояку и распределение по радиаторам через разводящие трубы. Такую систему лучше всего использовать в частных жилых строениях и коттеджах высотой в один или два этажа.

Более эффективной и практичной считается отопительная система с нижней разводкой. В этом случае подающая и обратная труба располагаются рядом, причем теплоноситель движется снизу вверх. Горячая вода проходит через отопительные приборы и возвращается в котел для открытой системы отопления по обратной трубе. Для предотвращения скопления воздуха в системе отопления на каждый радиатор устанавливают кран Маевского.

Магистральные стояки

В зависимости от расположения магистральных стояков разводка может быть вертикальной или горизонтальной.

В первом случае радиаторы на каждом этаже подключаются к вертикальному стояку. Такая система имеет свои особенности:

• Воздушные пробки не образуются.
• Эффективный обогрев строений высотой в несколько этажей.
• Возможность подключения радиаторов отопления на каждом этаже.
• более сложная установка теплосчетчиков в квартирах многоэтажных домов.

При горизонтальной разводке все радиаторы этажа подключаются к единому стояку. Главное преимущество подобной схемы заключается в использовании меньшего количества материалов для монтажа и соответственно более низкой стоимости системы.

Монтаж системы теплоснабжения с естественной циркуляцией

Обустройство отопительной системы всегда начинается с разработки проекта, в случае с самотечной системой проектированием должен заниматься специалист-теплотехник. В документах подобного типа необходимо указать вид отопительной системы, способ подключения приборов отопления и их количество, вид циркуляции жидкости, параметры оборудования и протяженность магистрали.

Необходимые расчеты

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

Чтобы рассчитать циркуляционное давление, следует учитывать следующие параметры:

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

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

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

Комплектация системы

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

Рассчитать мощность котла отопления можно по стандартной схеме, согласно которой для обогрева 10 м 2 площади помещения требуется 1 кВт энергии плюс 10-30% в зависимости от качества теплоизоляции.

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

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

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

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

Последовательность действий при самостоятельном монтаже системы

Обустройство отопительной системы открытого типа подразумевает последовательное выполнение следующих работ:

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

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

Особенности систем с принудительной циркуляцией теплоносителя

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

Правила выбора насоса

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

• Для системы, обогревающей площадь 250 м 2 , требуется насос мощностью 3,5 м 3 /ч и напором в 0,4 атмосферы.
• Для площади до 350 м 2 лучше выбрать оборудование, мощность которого составляет 4,5 м 3 /ч и напор 0,6 атм.
• Если строение имеет большую площадь, до 800 м 2 , то рекомендуется использовать насос мощностью 11 м 3 /ч с напором более 0,8 атмосфер.

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

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

Врезка насоса в отопительный контур

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

Существует несколько вариантов изменения гравитационной схемы в принудительный вариант:

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

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