Открытая система теплоснабжения: элементы, схемы и как устроена открытая система теплоснабжения

Составление схемы теплоснабжения

Схема теплоснабжения представляет собой предпроектный документ, в котором отражены правовые отношения, условия функционирования и развития системы обеспечения теплом городского округа, поселения. По отношению к ней в федеральный закон входят определенные нормы.

  1. Схемы теплоснабжения для поселений утверждаются органами исполнительной власти или местного самоуправления, в зависимости от численности населения.
  2. Для соответствующей территории должна быть единая теплоснабжающая организация.
  3. В схеме указываются энергетические источники с указанием их основных параметров (загрузка, графики работы и др.) и радиусом действия.
  4. Указываются мероприятия по развитию системы обеспечения теплом, консервации избыточных мощностей, созданию условий ее бесперебойной работы.

Объекты теплоснабжения размещаются в границах поселения согласно утвержденной схеме.

Подбор оптимальной схемы отопления

Для обогрева жилища чаще всего используются следующие схемы, как установить котел отопления в частном доме:

  • Однотрубные. Один коллектор обеспечивает все радиаторы. Он играет роль и подачи, и обратки, так как прокладывается замкнутым контуром рядом со всеми батареями.
  • Двухтрубная. В этом случае применяется отдельная обратка и подача.

Чтобы выбрать наиболее оптимальную схему установки котла отопления в частном доме, рекомендуется проконсультироваться со специалистом. Однако в любом случае, двухтрубная система является более прогрессивным решением вопроса какая схема отопления лучше для частного дома. Хотя на первый взгляд может показаться, что однотрубная система позволяет сэкономить на материале, однако практика показывает, что такие системы и дороже, и сложнее.

Важно понимать, что внутри однотрубной системы остывание воды происходит намного быстрее: в результате более дальние радиаторы приходится оснащать большим числом секций. Также у раздающего коллектора должен быть достаточный диаметр, превосходящий линии двухтрубной разводки. Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга.

Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга.

Небольшие строения типа дач, где число радиаторов не превышает 5, можно без опасения оснащать однотрубной горизонтальной схемой системы отопления частного дома своими руками (ее еще называют «ленинградкой»). Если число батарей увеличить, будут наблюдаться сбои в ее функционировании. Еще одно применение подобной развязки – однотрубные вертикальные стояки в двухэтажных коттеджах. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают без сбоев.

Двухтрубная развязка обеспечивает доставку на все батареи теплоносителя одинаковой температуры. Это позволяет отказаться от наращивания секций. Наличие подающей и обратной трубы создает оптимальные условия для внедрения автоматического управления радиаторами, для чего используются термостатические вентили. В этом случае можно брать трубы меньшего диаметра и более простые схемы.

Какие бывают схемы отопления частного дома двухтрубного типа:

  • Тупиковыми. В этом случае трубопровод состоит из отдельных ветвей, внутри которых используется встречное движение теплоносителя.
  • Попутными двухтрубными. Здесь обратка выполняет роль продолжения подачи, что обеспечивает кольцевое движение теплоносителя внутри схемы.
  • Лучевыми. Наиболее дорогостоящие схемы, где каждый радиатор имеет отдельно проложенную скрытым способом (в полу) линию от коллектора.

Если при укладке горизонтальных магистралей большого диаметра использовать уклон 3-5 мм/м, то будет достигнут гравитационный способ работы системы, и циркуляционные насосы можно не применять. Благодаря этому достигается полная энергетическая независимость системы. Этот принцип можно применять как однотрубных, так и двухтрубных схемах: главное – создать условия для самотечной циркуляции теплоносителя.

В открытых отопительных системах потребуется наличие в самой верхней точке расширительного бака: такой подход является обязательным при обустройстве самотечных контуров. Однако обратная труба рядом с котлом может быть оснащена мембранным расширителем, что позволит сделать систему закрытой, работающей в условиях избыточного давления. Такой подход считается более современным, и чаще всего используется в системах принудительного типа.

Особого упоминания при исследовании, какую схему отопления выбрать для частного дома, заслуживают теплые полы. Стоит такая система довольно дорого, так как требует укладки в стяжку нескольких сотен метров трубопровода: это позволяет обеспечить каждую комнату отдельным нагревающим водяным контуром. Трубы коммутируются на распределительном коллекторе, который имеет смесительный узел и собственный циркуляционный насос. В результате помещения прогреваются очень равномерно и экономично, в комфортной для людей форме. Подобный тип отопления может применяться в различных жилых помещениях.

Комплектация и принцип работы системы

В водяной системе отопления посредником при передаче тепловой энергии от котельной установки к радиаторам выступает жидкость. Циркуляция теплоносителя может выполняться на большие расстояния, обеспечивая нагрев домов и помещений разной площади. Это объясняет повсеместное внедрение водяного теплоснабжения.

Работоспособность системы отопления открытого типа возможна без использования насоса. Циркуляция теплоносителя основывается на принципах термодинамики. Движение воды по трубам происходит за счет разности в плотности горячей и холодной жидкости, а также благодаря уклону проложенных труб.

Галерея изображений
Фото из
В открытых отопительных контурах объем для расширения теплоносителя обеспечивает негерметичный бачок — стальная или полимерная емкость с крышкой и патрубком для слива излишков в канализацию

Открытые отопительные схемы напрямую сообщаются с атмосферой. Через бачок удаляется воздух, но и происходит испарение, из-за которого теплоноситель в системе требуется периодически пополнять

Расширительный бак для отопительной системы частного дома можно сделать из пластиковой канистры, старого металлического бидона и подобных подручных средств

В схемах соединения приборов соблюдены стандартные принципы. Есть двухтрубные и однотрубные варианты

В схемах отопления с двумя трубами теплоноситель подается в приборы одной трубой, а отводится другой. В однотрубных системах теплоноситель перетекает от одного радиатора к другому и возвращается в котел по одной магистральной трубе

Большинство открытых отопительных систем относится к разряду гравитационных. Однако есть варианты с использованием циркуляционного насоса, который подбирают с учетом нагрузки, превышающей стандарты закрытых схем

Преобладающий объем воздуха в открытых схемах выходит через бачок. Исключение — контуры с нижним подключением приборов, требующие установки воздухоотводчика на каждый радиатор

В открытых системах отопления используются все виды приборов, применяемых в сооружении отопительных систем. Правда рекомендованы к установке чугунные модели из-за способности долго сохранять тепло

Отличительная особенность системы

Специфика работы открытого контура

Варианты самодельных открытых бачков

Однотрубный способ соединения приборов

Двухтрубная система отопления

Циркуляционный насос в системе

Методы отвода воздуха из системы

Рекомендуемые типы приборов отопления

Незаменимый элемент системы – открытый расширительный бак, в который поступают излишки разогретого теплоносителя. Благодаря резервуару происходит автоматическая стабилизация давления жидкости. Емкость устанавливается над всеми компонентами системы.

Весь процесс функционирования «открытого теплоснабжения» условно делится на два этапа:

  1. Подача. Разогретый теплоноситель движется от котла к радиаторам.
  2. Обратка. Излишек теплой воды поступает в расширительный резервуар, остывает и возвращается в котел.

В однотрубных системах функцию подачи и обратки выполняет одна магистраль, в двухтрубных схемах подающая и обратная трубы независимы друг от друга.

Плотность теплой воды ниже плотности холодной, поэтому в системе образуется гидростатический напор. Под давлением горячая вода продвигается к радиаторам

Однотрубная схема считается самой простой и доступной для самостоятельного монтажа. Конструкция системы элементарна.

Базовая комплектация однотрубного теплоснабжения включает:

  • отопительный котел;
  • радиаторы;
  • расширительный бак;
  • трубы.

Некоторые отказываются от установки радиаторов и размещают по периметру дома трубу диаметром 8-10 см. Однако специалисты отмечают, что эффективность системы и удобство эксплуатации при таком решении снижается.

Схема гравитационной однотрубной системы открытого типа энергонезависима. Затраты на приобретение труб, арматуры и оборудование относительно невысоки. Возможна работа с котлами разных типов

Двухтрубный отопительный вариант сложнее в устройстве и дороже в исполнении. Однако расходы и сложность сооружения полностью компенсируются устранением стандартных недостатков однотрубных систем. Теплоноситель с равной температурой поставляется практически одновременно во все приборы, остывшая вода собирается обратной магистралью, а не перетекает в следующую батарею.

Для обслуживания каждого прибора в двухтрубном отопительном контуре устраиваются подающая и обратная магистраль, благодаря чему температура система поставляет теплоноситель равной температуры во все точки, а остывшую воду собирает и направляет к котлу обратка — независимая от подачи магистраль (+)

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 м2 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.

Схема с принудительной циркуляцией

Здесь в цепь включаются циркуляционные водяные насосы для отопления дома. Насос чаще ставят на обратке возле котла (печи), где охлажденная жидкость возвращается в теплообменник. Реже – на выходе из котла. Применяется быстросъемное соединение («американка») на случай аварийного демонтажа. Можно ставить на любую трубу, в том числе на стояк. Но ось вращения ротора должна быть сориентирована горизонтально.

Перед насосом помещают очистной фильтр. С обеих сторон – запорные клапаны для перекрытия потока в случае необходимости.

Расширительный бак может быть совмещен с гидроаккумулятором. При устройстве пластикового (и металлопластикового) трубопровода лучше использовать бачок с гидроаккумулирующим действием. Нормативное давление в баке соответствует давлению в трубопроводе (ок. полутора атмосфер). Наличие группы безопасности обязательно.

Типы принудительной циркуляции носителя тепла в обогреве

Применение схем отопления с принудительной циркуляцией в двухэтажных домах используется из-за протяжённости линий системы (более 30 м). Такой способ осуществляется при помощи циркуляционного насоса, перекачивающего жидкость контура. Он монтируется на входе в отопительный прибор, где температура теплоносителя является самой низкой.

При замкнутом контуре степень напора, которую развивает насос, не зависит от этажности и площади строения. Скорость водяного потока становится больше, поэтому при прохождении по трубопроводным линиям теплоноситель сильно не остывает. Это способствует более равномерному распределению тепла по всей системе и использованию теплогенератора в щадящем режиме.

Расширительный бак можно располагать не только в наивысшей точке системы, но и возле котла. Для совершенства схемы проектировщики ввели в неё разгонный коллектор. Теперь, если отключится электроэнергия с последующей остановкой насоса, система будет продолжать работу в режиме конвекции.

  • с одной трубой;
  • двумя;
  • коллекторная.

Каждую можно смонтировать самим или пригласить специалистов.

Вариант схемы с одной трубой

На входе в батарею также монтируется запорная арматура, которая служит для регулировки температуры в комнате, а также необходимая при замене оборудования. Сверху радиатора устанавливают вентиль для спуска воздуха.

Вентиль на батареи

Чтобы повысить равномерность распределения тепла, радиаторы устанавливаются по линии байпасов. Если не использовать эту схему, то потребуется подбирать батареи разной мощности с учетом потери носителя тепла, то есть чем дальше от котла, тем больше секций.

Использование запорной арматуры необязательно, но без нее снижается маневренность всей системы отопления. При необходимости вы не сможете отключить от сети второй или первый этаж для экономии топлива.

Чтобы уйти от неравномерного распределения носителя тепла, используют схемы с двумя трубами.

  • тупиковая;
  • попутная;
  • коллекторная.

Варианты тупиковой и попутной схем

Попутный вариант позволяет легко контролировать уровень тепла, но необходимо увеличивать длину трубопровода.

Наиболее эффективной признана коллекторная схема, которая позволяет подводить к каждому радиатору отдельную трубу. Тепло поступает равномерно. Есть один минус – высокая стоимость оборудования, так как увеличивается количество расходного материала.

Схема коллекторного горизонтального отопления

Существуют еще вертикальные варианты подачи носителя тепла, которые встречаются с нижней и верхней разводкой. В первом случае сток с подачей носителя тепла проходит сквозь этажи, во втором, стояк идет вверх от котла на чердак, где идет разводка труб на элементы обогрева.

Вертикальная схема

Двухэтажные дома могут иметь самую разную площадь, начиная от нескольких десятков и заканчивая сотнями квадратных метров. Также они отличаются расположением комнат, наличием пристроек и отапливаемых веранд, положением к сторонам света. Ориентируясь на эти и многие другие факторы, следует определиться с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя отличаются своей простотой. Здесь теплоноситель движется по трубам самостоятельно, без помощи циркуляционного насоса – под действием тепла он поднимается вверх, попадает в трубы, распределяется по радиаторам, остывает и попадает в обратную трубу, чтобы вновь отправиться в котел. То есть, теплоноситель движется самотеком, подчиняясь законам физики.

Схема закрытой двухтрубной системы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией

  • Более равномерный прогрев всего домовладения;
  • Значительно большая длина горизонтальных участков (в зависимости от мощности используемого насоса, она может достигать нескольких сотен метров);
  • Возможность более эффективного подключения радиаторов (например, по диагональной схеме);
  • Возможность монтажа дополнительной фурнитуры и изгибов без риска снижения давления ниже минимального предела.

Таким образом, в современных двухэтажных домах лучше всего использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией. Также возможен монтаж байпаса, который поможет выбирать между принудительной или естественной циркуляцией в целях выбора наиболее оптимального варианта. Мы делаем выбор в сторону принудительных систем, как более эффективных.

https://www.youtube.com/watch?v=olrD9qxCAhM

У принудительной циркуляции есть парочка недостатков – это необходимость в покупке циркуляционного насоса и повышенный уровень шума, связанный с его работой.

Особенности сборки принудительной схемы

Чтоб принудительная система оправдала себя и функционировала исправно, необходимо правильно подобрать циркуляционный насос и грамотно «врезать» его в магистраль теплоснабжения.

Выбор циркуляционного насоса

Основные параметры выбора насосного оборудования: мощность прибора и напор. Эти характеристики определяются исходя из площади отапливаемого помещения.

Ориентировочные показатели:

  • для домов в 250 кв.м подойдет насос мощность которого 3,5 куб.м/ч, а напор – 0,4 атм.;
  • в помещениях размером 250-350 кв.м устанавливают прибор на 4,5 куб.м/ч с напором 0,6 атм.;
  • если площадь дома составляет 350-800 кв.м, то целесообразно приобрести насос мощностью 11 куб.м/ч, напор которого не менее 0,8 атм.

При более скрупулезном подборе специалисты учитывают протяженность отопительной системы, вид и количество радиаторов, материал изготовления и диаметр труб, а также тип котла.

Установка насоса в магистраль

Размещение насоса производится на обратке, чтобы через прибор проходил не слишком горячий теплоноситель. На подающую магистраль возможна установка современных моделей из устойчивых к высоким температурам материалов.

При «врезке» насоса не должна нарушиться циркуляция воды

Важно, чтоб в любой точке магистрали при работе насосного агрегата гидростатическое давление оставалось избыточным

Четыре допустимые схемы отопительных систем с насосной циркуляцией и расширительным баком открытого типа. Гидростатическое давление сохраняется на нужном уровне

Вариант 1. Подъем расширительного резервуара. Простой способ переоборудования системы естественной циркуляции на принудительную. Для реализации проекта понадобиться высокое чердачное помещение.

Вариант 2. Перемещение бака на дальний стояк. Трудоемкий процесс реконструкции старой системы, а для устройства новой – не оправдан. Возможны более простые и удачные способы.

Вариант 3. Труба расширительного бачка около патрубка насоса. Для изменения типа циркуляции необходимо отрезать резервуар от подающей магистрали, а затем подключить его к обратке – за циркуляционным насосом.

Вариант 4. Насос включен в подающую магистраль. Наиболее простой способ реконструкции системы. Минус метода – неблагоприятные условия эксплуатации насоса. Не каждый прибор выдержит высокие температуры.

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.

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы

Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.

Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.

Преимущества открытой системы отопления

  • простое обслуживание системы;
  • отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
  • равномерный прогрев отапливаемого помещения;
  • быстрый пуск и остановка системы;
  • независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
  • высокая надёжность;
  • не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

  • возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
  • воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
  • возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
  • медленный нагрев системы после включения;
  • необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
  • невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
  • достаточна громоздка;
  • низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

  • простой монтаж;
  • нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
  • возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
  • путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
  • из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
  • самостоятельное регулирование давления;
  • система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
  • возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

  • самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
  • при работе насоса требуется электричество;
  • для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
  • при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
  • размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
  • бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
  • возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжней для него. Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.

Оцените статью