Система отопления с расширительным баком открытого типа и насосом

Благодаря простоте установки, невысокой стоимости и достаточной эффективности открытая система отопления продолжает пользоваться спросом. Разобравшись с принципом работы, комплектацией и правилами монтажа, вы сможете организовать теплоснабжение дома самостоятельно.

Мы расскажем, как составить работоспособную схему отопления открытого типа. Подскажем, как соорудить систему, четко следуя технологическим требованиям и нормам при выборе и соединении элементов. С учетом наших рекомендаций вы построите безотказно действующий эффективный контур.

Самостоятельным мастерам мы предлагаем ознакомиться с проверенными на практике вариантами сборки. Представленная к рассмотрению информация дополнена полезными схемами, фото-подборками, видео-инструкциями.

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.

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

Самой простой и доступной для самостоятельного монтажа считается однотрубная система. 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

Сложнее в устройстве и дороже в исполнении двухтрубный отопительный вариант. 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

Требования к обустройству и эксплуатации

При устройстве теплоснабжения дома важно учитывать ряд особенностей открытой отопительной системы:

1. Для обеспечения нормальной циркуляции монтаж котла выполняется в самом низком месте магистрали, а расширительного бачка – в наивысшей точке.
2. Оптимальное место для размещения расширительного бачка – чердачное помещение. В холодное период года емкость и подающий стояк в пределах неотапливаемого чердака надо утеплять.
3. Прокладка магистрали выполняется с минимальным числом поворотов, соединительных и фасонных деталей.
4. 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.
5. Если зимой отопительная система не используется, то жидкость необходимо слить – эта мера сохранит целыми трубы, радиаторы и котел.
6. Уровень теплоносителя в расширительном баке необходимо контролировать и периодически восполнять. В противном случае в магистрали возникнуть воздушные пробки, снижающие эффективность работы радиаторов.
7. 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 сечения и уклону трубопровода. Нормы проектирования регламентированы СНиП за номером 2.04.01-85.

В контурах с гравитационным движением теплоносителя размер сечения трубы больше, чем в насосных схемах, но общая протяженность трубопровода меньше почти в два раза. Уклон горизонтальных участков системы, равный 2 — 3 мм на погонный метр, устраивают только при монтаже теплоснабжения с естественным движением теплоносителя.

Несоблюдение уклона при устройстве систем с естественным перемещением теплоносителя приводит к завоздушиванию труб и недостаточному прогреву радиаторов, отдаленных от котла. В результате теплоэффективнось снижается

Типы схем открытого теплоснабжения

В открытой схеме системы отопления движение теплоносителя осуществляется двумя различными способами. Первый вариант – естественная или гравитационная циркуляция, второй – принудительное или искусственное побуждение от насоса.

Выбор схемы зависит от этажности и площади постройки, а также от предполагаемого теплового режима.

Естественная циркуляция в отоплении

В гравитационной системе отсутствует какой-либо механизм для обеспечения движения теплоносителя. Процесс осуществляется исключительно за счет расширения горячей воды. Для работоспособности схемы предусматривается разгонный стояк, высота которого – не менее 3,5 м.

Если пренебречь установкой вертикального транзитного стояка, то высока вероятность, что теплоноситель, поступающий от котла, не будет развивать достаточную скорость

Система теплоснабжения естественного циркуляционного типа оптимально подходит для построек площадью до 60 кв. м. Максимальной протяженностью контура, способного обеспечить теплом, считается магистраль 30 м. Немаловажный фактор – высота строения и этажность дома, позволяющая монтировать разгонный стояк.

Схема естественной циркуляции не подойдет для низкотемпературного режима применения. Недостаточное расширение теплоносителя не создаст должного давления в системе.

Возможности самотечной схемы:

1. Подключение к теплым полам. На водяной контур, ведущий к полу, монтируется циркуляционный насос. Остальная система функционирует в обычном режиме. При отключении электричества дом продолжит отапливаться.
2. Работа с бойлером. Нагревательный прибор монтируется вверху системы – немного ниже расширительного бака.

Для обеспечения бесперебойной работы на бойлер можно установить насос. Тогда схема теплоснабжения и производства ГВС автоматически переходит в разряд принудительных вариантов. Дополнительно монтируется обратный клапан, предотвращающий рециркуляцию теплоносителя.

Принудительная система с насосом

С целью повышения скорости теплоносителя и сокращения времени на обогрев помещения, встраивается насос. Движение потока воды увеличивается до 0,3-0,7 м/с. Интенсивность теплоотдачи возрастает, и ветви магистрали прогреваются равномерно.

Насосные схемы сооружают как открытого, так и закрытого типа. В открытых контурах расширительный бачок устанавливается в наивысшей точке системы. Присутствие насоса позволяет увеличить трубопровод между отопительным котлом и батареями, как по высоте, так и по протяженности

Важные моменты организации принудительной системы:

1. Схема со встроенным насосом энергозависима. Чтобы обогрев помещения не прекращался при отключении электричества, насосное оборудование размещается на байпасе.
2. Насос устанавливается перед входом в котел на обратной трубе. Расстояние до котла – 1,5 м.
3. При установке насоса учитывается направление движения воды.

На обратке монтируются два отсекающих крана и обводное колено с циркуляционным насосом. При наличии тока в сети краны закрываются – движение теплоносителя осуществляется через насос. Если напряжение отсутствует, то вентили надо открыть – система перестроится на естественную циркуляцию.

На подающем трубопроводе надо установить обратный клапан. Элемент размещается сразу после котла и предотвращает рециркуляцию теплоносителя при работе насоса

Варианты разводки трубопровода в системе

От схемы расположения отопительных приборов и соединяющих труб зависит эффективность, экономичность и эстетичность системы теплоснабжения. Выбор разводки определяется исходя из конструктивных особенностей и площади дома.

Специфика однотрубной и двухтрубной схем

Нагретая вода поступает к радиаторам и обратно в котел разными способами. В одноконтурной системе теплоноситель подается через одну магистраль большого диаметра. Трубопровод проходит через все радиаторы.

Преимущества однотрубной системы с самоциркуляцией:

• минимальный расход материалов;
• простота монтажа;
• ограниченное количество труб внутри жилого помещения.

Основной недостаток схемы с одной трубой, выполняющей обязанности подачи и обратки, заключается в неравномерном прогреве радиаторов отопления. Интенсивность нагрева и теплоотдача батарей падает по мере их отдаленности от котла.

При длинной цепочке разводки и большом количестве радиаторов последняя батарея может оказаться совершенно неэффективной. «Горячие» приборы отопления рекомендуется устанавливаться в комнатах северной стороны, детских и спальнях

Двухтрубная схема отопления уверенно отвоевывает позиции. Радиаторы соединяют обратный и подающий трубопровод. Между батареями и источником тепла образуются локальные кольца.

Основные плюсы системы:

• все отопительные приборы равномерно разогреваются;
• возможность регулировки нагрева каждого радиатора отдельно;
• надежность эксплуатации схемы.

Двухконтурная система требует больших вложений и трудозатрат. Выполнить монтаж двух веток коммуникаций по строительным конструкциям будет сложнее.

Двухтрубная система легко балансируется, обеспечивая подачу теплоносителя одинаковой температуры во все приборы отопления. Комнаты помещения прогреваются равномерно

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

Зависимо от места размещения магистрали, подающей горячий теплоноситель, различают верхнюю и нижнюю подводку.

В открытых системах отопления с верхней разводкой нет необходимости в использовании устройств для отвода воздуха. Излишки его сбрасываются через сообщающуюся с атмосферой поверхность расширительного бачка

При верхней разводке теплая вода поднимается по главному стояку и через разводящие трубопроводы передается в радиаторы. Устройство такой системы отопления целесообразно в одно- и двухэтажных коттеджах и частных домах.

Достаточно практична система теплоснабжения с нижней разводкой. Подающая труба размещается внизу, рядом с обраткой. Движение теплоносителя в направлении снизу вверх. Вода, пройдя через радиаторы, по обратному трубопроводу направляется в нагревательный котел. Батареи оборудуются кранами Маевского для удаления воздуха из магистрали.

В системах отопления с нижней разводкой возникает необходимость в использовании устройств для отвода воздуха, простейшим из которых является кран Маевского

Вертикальные и горизонтальные стояки

По типу положения магистральных стояков различают вертикальные и горизонтальные способы разводки трубопровода. В первом варианте радиаторы всех этажей подключаются к вертикально расположенным стоякам.

Вертикальную разводку используют при обустройстве домов в два, три и более этажа с чердачным помещением, в пределах которого можно проложить и утеплить трубопровод

Особенности «вертикальных» систем:

• отсутствие воздушных пробок;
• подходит для теплоснабжения высотных построек;
• поэтажное подключение к стояку;
• сложности установки квартирных теплосчетчиков в многоэтажных домах.

Горизонтальная разводка предусматривает подключение радиаторов одного этажа к единому стояку. Преимущество схемы – для устройства используется меньше труб, стоимость установки ниже.

Горизонтальные стояки, как правило, применяются в одно- и двухэтажных помещениях. Обустройство системы актуально в панельно-каркасных домах и жилых зданиях без простенков

Обустройство гравитационного типа отопления

Разработку проекта самотечной системы лучше доверить специалистам-теплотехникам. В документе указывается вид отопления, способ подключения радиаторов и циркуляции теплоносителя, рекомендуемые параметры оборудования, количество радиаторов и метраж трубопровода.

Расчет системы теплоснабжения

Необходимо определить гидравлические характеристики системы, которые в дальнейшем помогут правильно выбрать оптимальный диаметр трубопровода.

В естественной системе отопления котел рекомендуется монтировать в подвале или цокольном помещении. Это позволяет увеличить длину транзитного стояка

Для расчета значения циркуляционного напора (Рц) необходимо иметь следующие данные:

1. Дистанцию от центра котла отопления до центра радиатора (h). Чем больше расстояние между этими приборами, тем стабильней циркуляция.
2. Давление остывшей (Ро) и нагретой (Pr) воды.

Циркуляционное давление зависит только от разницы температуры теплоносителя. Точные показатели можно узнать из табличных данных.

Чем больше разница температур теплоносителя, тем давление в магистрали выше. Поэтому важно позаботится о «входящей» температуре жидкости

На ширину сечения трубопровода оказывает влияние тип материала. Диаметр стальной трубы должен составлять не меньше 50 мм. После разветвления, сечение магистрали сужается на один размер. Обратка, наоборот, компонуется с последующим расширением.

Особое внимание уделяется объему расширительного бака. Величина резервуара не должна быть меньше 5% общего объема теплоносителя в системе. Несоблюдение требования приведет к сливу воды из системы или порыву труб.

Подбор основных комплектующих

Для открытой системы лучше подобрать котел, работающий на твердом топливе или мазуте. Установка электрокотлов и газового оборудования запрещена. В магистрали иногда образуются воздушные пробки – это может привести к аварийной ситуации.

Мощность нагревателя определяется исходя из расчета – 1 кВт энергии тепла на 10 кв.м дома. В зависимости от качества утепления помещения к полученному значению добавляется 10-30%.

Котел размещается в отдельном помещении, оснащенном принудительной циркуляцией воздуха. Оборудование устанавливается на пожароустойчивый материал или забетонированный пол

Расширительный бак для отопительной системы гравитационного типа должен быть из стали. Полимерные материалы применять крайне нежелательно. Для отопления небольшого одноэтажного дома подойдет резервуар на 8-15 литров.

Конструкция простого открытого бачка

Принцип устройства самоделок

Место для расширительного бачка

Оптимальное место для ввода подачи

Для обустройства трубопровода используют трубы из следующих материалов:

1. Стальные. Отличаются высокой теплопроводностью и стойкостью к высокому давлению. Недостаток – сложность монтажа и необходимость задействования сварочного оборудования.
2. Полипропиленовые. Основные плюсы: устойчивость к температурным колебаниям, прочность, герметичность и простота монтажа. Срок службы – 25 лет.
3. Металлопластиковые. Материал не поддается коррозии, предупреждает засорение контура. Недостатки магистрали: ограниченный срок эксплуатации (до 15 лет) и высокая стоимость.
4. Медные. Трубы с максимальной теплоотдачей и стойкостью к высоким температурам – до +500°С. Главный минус – дороговизна материала.

В открытом контуре теплоснабжения устанавливаются радиаторы, выполненные из металлов высокой прочности.

Наиболее распространены стальные модели. Они имеют оптимальное соотношение основных параметров: внешний вид, цена и тепловая мощность.

Стальные радиаторы благодаря тонким стенкам, небольшому весу и высокой степени теплоотдачи сравнивают с конвекторами. Оборудование быстро прогревает помещения, за счет ускоренного движения воздуха

Этапы монтажа открытой системы

Весь процесс организации гравитационной системы отопления можно разбить на несколько этапов:

1. Монтаж котла. Оборудование фиксируется на напольной поверхности или подвешивается на стене. Выбор метода зависит от габаритов котла.
2. Разводка трубопровода согласно выбранной схеме и разработанному проекту. Важно соблюдать рекомендованный угол уклона трубного контура.
3. Установка радиаторов отопления и подключение их к системе.
4. Монтаж расширительного бака и его утепление.
5. Соединение всех элементов, проверка герметичности стыков и стартовый запуск системы.

После котла, на подающей трубе, желательно установить температурный датчик для контроля эффективности работы системы теплоснабжения.

Монтаж отопительной системы надо осуществлять в теплое время года. Обустройство магистрали и ввод в эксплуатацию займет около одной недели

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.

• 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.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Рекомендации по сборке отопительной системы с естественной циркуляцией:

Видео #2. Порядок установки циркуляционного насоса:

Важными аспектами обустройства эффективной системы отопления являются выбор работоспособной схемы, расчет параметров магистрали, подбор комплектующих и следование технологии монтажа. Собственноручная установка возможна при наличии сантехнических навыков, а разработку детального проекта лучше доверить профессионалам.

Хотите задать вопрос по схеме организации и устройству разводки открытого контура водоснабжения? Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же у вас есть возможность задать вопрос или сообщить интересный факт по теме.

Что такое открытая система отопления

С того времени, когда впервые была применена передача тепловой энергии с помощью воды, для ее распределения по батареям стала использоваться открытая система отопления. Она по сей день успешно служит для обогрева зданий, преимущественно — частных домов. Закрытая схема, работающая под давлением, появилась гораздо позже. Всю информацию, касающуюся устройства, работы и особенностей открытых систем, вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Определение открытой отопительной системы

Общеизвестно, что между котельной установкой и приборами отопления по трубам циркулирует жидкий теплоноситель, работающий в качестве посредника для передачи тепловой энергии. В отличие от печей, нагревающих воздух вокруг себя напрямую, водяная система способна переносить теплоту на большие расстояния. Это и привело к ее повсеместному внедрению. Простейшая схема открытой системы отопления для одноэтажного дома представлена на рисунке:

Вода, протекающая по трубопроводам, расширяется вследствие нагревания. Образующийся излишек вытесняется в специальную емкость – расширительный бак. Особенность открытой схемы, отличающая ее от других систем – установленный в самой высокой точке бак открытого типа. Простыми словами, емкость, куда вытесняется излишек горячего теплоносителя, напрямую сообщается с атмосферой.

Функционирует схема следующим образом. При повышении температуры объем воды в сети возрастает, соответственно, поднимается ее уровень в расширительном баке. При этом часть воздуха из емкости просто вытесняется в атмосферу через патрубок. Когда в силу разных причин температура падает, снижается и уровень теплоносителя в резервуаре, а воздух извне занимает его место, свободно входя через открытый патрубок.

Примечание. Нельзя путать рассматриваемую схему с таким понятием, как открытая система теплоснабжения. Понятие касается централизованных сетей, из которых теплоноситель безвозвратно отбирается на нужды горячего водоснабжения. При индивидуальном отоплении частных домов и других зданий подобные схемы не применяются.

Виды открытых систем

Подобные схемы водяного отопления делятся на виды в зависимости от способа циркуляции и доставки теплоносителя к радиаторам с последующим его возвратом обратно в котел. Нагретая вода может двигаться по магистралям двумя способами:

• с помощью естественной циркуляции;
• искусственным побуждением от насоса.

В силу особенностей конструкции избыточное давление в открытой системе отопления практически отсутствует. В высшей точке оно равняется атмосферному, а в низшей несколько повышается из-за гидростатического воздействия столба воды. Значение этого напора невелико, что дает возможность организовать естественную циркуляцию теплоносителя. Принцип основан на том, что теплоноситель с разной температурой имеет различную плотность, а значит, и массу. Пример: 1м3 воды при t = 40 °С весит 992 кг, после возрастания температуры до 60 °С масса 1м3 падает до 983 кг.

Казалось бы, разница незначительна. Тем не менее она позволяет остывшему теплоносителю с низкой температурой вытеснять из котла более легкую горячую воду. В трубопроводах возникает естественная (конвективная) циркуляция, а подобные системы называют самотечными либо гравитационными, ведь движение в них происходит за счет силы тяжести. Поэтому скорость течения теплоносителя в магистралях и радиаторах невелика, всего 0.1—0.3 м/с. Зато такие схемы полностью энергонезависимы, при условии, что совместно с ними работают котлы для открытой системы отопления, нетребующие электричества.

Примечание. В гравитационных системах магистрали делаются с увеличенными уклонами и диаметрами труб.

С целью повысить скорость протекания воды по трубам и уменьшения времени прогрева помещений в магистраль, идущую от котла, встраивается насос. Он принуждает теплоноситель двигаться со скоростью 0.3—0.7 м/с, из-за чего теплоотдача происходит интенсивнее, а все ветви прогреваются равномернее. Благодаря присутствию насоса расстояние между источником тепла и батареями может быть увеличено как по протяженности, так и по высоте.

Установка насосного агрегата позволяет создать небольшое избыточное давление в системе отопления, позволяющее теплоносителю хорошо затекать в радиаторы. Это однозначно повышает эффективность работы системы в целом, хотя и делает ее зависимой от наличия электроэнергии.

Примечание. Чтобы обогрев частного дома не прекращался вместе с отключением электричества, циркуляционный насос принято устанавливать на параллельной байпасной линии.

Разновидности схем

Нагретую котлом воду можно доставить к батареям и вернуть в котел разными способами. По способам подачи открытая система отопления с насосом бывает:

В однотрубной системе подача теплоносителя организована посредством одной магистрали большого диаметра, проходящей мимо всех радиаторов. Приборы присоединяются к ней обоими патрубками, забирая воду из трубы и отдавая ее туда же. Раздающая магистраль может проходить горизонтально в пределах 1 этажа («ленинградка»), как показано на схеме:

Система может представлять собой вертикальные стояки, пронизывающие несколько перекрытий, а батареи к ним подсоединяются поэтажно. Типовая однотрубная схема отопления с принудительной циркуляцией с вертикальными стояками для двухэтажного дома изображена на рисунке:

Наряду с кажущейся простотой устройства подобных схем однотрубные системы имеют существенный недостаток: в каждый последующий прибор приходит все более холодная вода. Это накладывает ограничение на количество батарей, для эффективного прогрева их число не должно превышать 5. Другое дело – двухтрубная система, где теплоноситель приходит к радиаторам по одной магистрали, а уходит – по другой. В этом случае протяженность ветвей и количество батарей на каждой из них может быть значительно больше.

Кроме того, движение теплоносителя можно организовать в одном направлении, чтобы он проходил одинаковое расстояние через все радиаторы. Такая попутная система с циркуляционным насосом изображена на рисунке:

Двухтрубная система дает возможность доставлять ко всем, даже самым отдаленным батареям, воду с одинаковой температурой. Схема немного сложнее в монтаже, но проще в разработке и надежнее в эксплуатации.

Плюсы и минусы

Открытая отопительная система до сих пор не потеряла своей актуальности, а в последнее время даже переживает второе рождение, и этому есть свои причины. Многие домовладельцы озабочены энергонезависимостью своих коммуникаций, а схема с открытым баком позволяет этого достичь. Есть у нее и другие достоинства:

• производить заполнение открытой системы теплоснабжения и спуск воздуха проще, нежели в закрытой. Не нужно следить за максимальным давлением, а при наполнении воздух очень быстро покидает трубопроводы через открытый расширительный бак. Остается только развоздушить радиаторы;
• проще осуществлять подпитку: опять же, контроль за давлением не требуется, а воду можно доливать в емкость хоть ведром;
• работа системы не зависит от наличия протечек: здесь рабочее давление весьма незначительно, поэтому пока в тепловой сети есть вода, она будет функционировать исправно.

Как водится, не обошлось и без недостатков, из-за которых подобные системы стали постепенно вытесняться схемами закрытого типа с мембранным расширительным баком. По причине прямого контакта теплоносителя с атмосферным воздухом в емкости происходит сразу 2 процесса: естественное испарение горячей воды и насыщение ее кислородом. Отсюда проистекают следующие требования:

• надо следить за уровнем воды в резервуаре и вовремя его пополнять;
• нельзя заполнять отопительную сеть антифризом, что при испарении выделяет вредные вещества.

Насыщение кислородом теплоносителя приводит к уменьшению срока службы стальных деталей котла. По перечисленным причинам открытая система давно не применяется в многоквартирном доме, хотя в 60—70-е годы советской эпохи такая практика имела место в жилых зданиях малой этажности. Также нежелательна ее эксплуатация с высокотемпературными источниками тепла, когда теплоноситель близок к температуре кипения. Дело в том, что при повышенном давлении в закрытой сети этот порог повышается, а испаряться воде некуда. В открытой системе количество воды станет быстро уменьшаться, освобождая весь объем расширительного бака для воздуха.

Заключение

Открытые водяные системы – настоящая находка для тех людей, кто хочет полной независимости от внешних источников энергии. Правда, за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами трубопроводов и обеспечением необходимых уклонов. В результате скрыть эти магистрали весьма непросто и они портят своим видом интерьер комнат. Также снижена скорость прогрева жилища, затруднено автоматическое регулирование с помощью термостатических радиаторных вентилей.

Знакомимся с отрытой системой отопления и изучаем ее отличия от закрытой

Сегодня почти все загородное жилье оснащено водяными отопительными механизмами. Чаще всего источником энергии выступают котлы, которые функционируют на жидком, твердом топливе, на электроэнергии или газе.

При этом нередко применяется схема, где движение носителя тепла естественное, что требует открытой системы отопления.

Но одновременно с ней существует система закрытого типа. Чем они отличаются и какая лучше?

Принцип работы

Схема отопления водяного типа подразумевает как естественное, так и принудительное движение носителя тепла. В роли нагревательного устройства выступают напольные или настенные модели котлов: один или два контура, носитель тепла в виде пара, воды или антифриза. Система отопления открытого типа чаще всего в виде теплоносителя имеет простую воду.

При этом ее движение осуществляется естественным путем из-за разной плотности холодной и горячей воды и уклону, под которым проложен трубопровод. Дело в том, что нагретая вода имеет намного меньшую плотность, нежели холодная. В результате создается гидростатический напор, благодаря которому горячая вода движется к радиаторам.

Строение и нюансы

В общем виде открытая система отопления состоит из котла, расширительного бака, радиаторов и труб прямого и обратного видов. Разогретый до значительной температуры теплоноситель стремится вверх при выходе из котла, поскольку снизу на него давит холодная вода, подающаяся из обратки.

Принцип работы открытой отопительной системы.

Особенности эксплуатации

Так как нагретые тела расширяются, излишки горячей воды должны куда-то «уйти». Радиаторы и трубы не в состоянии вместить этот объем: для данных целей открытая отопительная система имеет расширительный бак, куда и стекаются все остатки воды. Остыв, они отправляются обратно в систему. При таком механизме отопления бак должен располагаться максимально высоко — например, на чердаке.

Бак не закрывают крышкой – вода должна насыщаться кислородом. Из-за этого нюанса механизм был назван открытым.

Кроме того, во избежание появления воздушных пробок, препятствующих нормальной работе, схема предусматривает обязательный контроль воды в баке. Другая особенность открытой системы – это медленная циркуляция воды, соответственно, и нагрев ее должен быть постепенным.

Расположение бака в системе.

Нельзя допускать кипения — от этого изнашиваются все составляющие элементы (трубы, радиаторы). Если зимой обогрева по каким-либо причинам не требуется, воду нужно слить, чтобы она не замерзла.

Достоинства и недостатки

Отопление открытого типа имеет ряд преимуществ:

• все помещения равномерно прогреваются;
• открытая система не нуждается в циркулярном насосе, который часто выходит из строя;
• отсутствие шума и вибрации;
• не зависит от электропитания.

Есть и ряд недостатков. Во-первых, высокая цена, которая обусловлена необходимостью покупки труб большого диаметра. Во-вторых, необходимо просчитывать уклон на участках горизонтальных труб, что усложняет монтаж системы. В-третьих, есть риск того, что вода в расширительном баке замерзнет – именно от этого открытая система часто повреждается.

Открытая система отопления предусматривает и неудобные для пользователя ограничения: максимальная длина трубопровода – 30 метров, в качестве теплоносителя нельзя использовать антифриз. Расширительный бак не закрывается, и попадание кислорода в систему снижает срок службы радиаторов и труб из-за возможной коррозии.

Отличие от закрытой

В своем принципе работы открытая конструкция очень схожа с закрытой, однако закрытая система основана на принудительной циркуляции, из-за чего радиаторы и трубы нагреваются быстрее.

Плюсы и неожиданные минусы альтернативы

В сравнении с открытой системой, механизм закрытого типа, оснащенный циркулярным насосом, имеет следующие преимущества:

• ниже затраты на трубы и минимизирован риск замерзания из-за монтажа в помещении;
• бак герметичен и теплоноситель не испаряется, потому можно использовать как воду, так и антифриз;
• антифриз в качестве теплоносителя дает возможность разморозить систему, вернуть ее в работу, чего не произойдет в случае с водой.

Кроме того, механизм с циркулярным насосом позволяет подключать «теплые полы» и регулировать температуру в помещении. Однако закрытая система проигрывает открытому механизму в своей зависимости от электроснабжения. Поэтому последние по-прежнему популярны.

Открытая система отопления: принципиальные схемы и особенности обустройства

Благодаря простоте установки, невысокой стоимости и достаточной эффективности открытая система отопления продолжает пользоваться спросом. Разобравшись с принципом работы, комплектацией и правилами монтажа, получится организовать теплоснабжение дома самостоятельно. Главное – составить работоспособную схему отопления, а также четко следовать технологическим требованиям и нормам при выборе и соединении элементов системы.

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.

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

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.

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 (+)

Требования к обустройству и эксплуатации

При устройстве теплоснабжения дома важно учитывать ряд особенностей открытой отопительной системы:

1. Для обеспечения нормальной циркуляции монтаж котла выполняется в самом низком месте магистрали, а расширительного бачка – в наивысшей точке.
2. Оптимальное место для размещения расширительного бачка – чердачное помещение. В холодное период года емкость и подающий стояк в пределах неотапливаемого чердака надо утеплять.
3. Прокладка магистрали выполняется с минимальным числом поворотов, соединительных и фасонных деталей.
4. 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.
5. Если зимой отопительная система не используется, то жидкость необходимо слить – эта мера сохранит целыми трубы, радиаторы и котел.
6. Уровень теплоносителя в расширительном баке необходимо контролировать и периодически восполнять. В противном случае в магистрали возникнуть воздушные пробки, снижающие эффективность работы радиаторов.
7. 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 сечения и уклону трубопровода. Нормы проектирования регламентированы СНиП за номером 2.04.01-85.

В контурах с гравитационным движением теплоносителя размер сечения трубы больше, чем в насосных схемах, но общая протяженность трубопровода меньше почти в два раза. Уклон горизонтальных участков системы, равный 2 — 3 мм на погонный метр, устраивают только при монтаже теплоснабжения с естественным движением теплоносителя.

Несоблюдение уклона при устройстве систем с естественным перемещением теплоносителя приводит к завоздушиванию труб и недостаточному прогреву радиаторов, отдаленных от котла. В результате теплоэффективнось снижается

Типы схем открытого теплоснабжения

В открытой схеме системы отопления движение теплоносителя осуществляется двумя различными способами. Первый вариант – естественная или гравитационная циркуляция, второй – принудительное или искусственное побуждение от насоса. Выбор схемы зависит от этажности и площади постройки, а также от предполагаемого теплового режима.

Естественная циркуляция в отоплении

В гравитационной системе отсутствует какой-либо механизм для обеспечения движения теплоносителя. Процесс осуществляется исключительно за счет расширения горячей воды. Для работоспособности схемы предусматривается разгонный стояк, высота которого – не менее 3,5 м.

Если пренебречь установкой вертикального транзитного стояка, то высока вероятность, что теплоноситель, поступающий от котла, не будет развивать достаточную скорость

Система теплоснабжения естественного циркуляционного типа оптимально подходит для построек площадью до 60 кв. м. Максимальной протяженностью контура, способного обеспечить теплом, считается магистраль 30 м. Немаловажный фактор – высота строения и этажность дома, позволяющая монтировать разгонный стояк. Схема естественной циркуляции не подойдет для низкотемпературного режима применения. Недостаточное расширение теплоносителя не создаст должного давления в системе.

Возможности самотечной схемы:

1. Подключение к теплым полам. На водяной контур, ведущий к полу, монтируется циркуляционный насос. Остальная система функционирует в обычном режиме. При отключении электричества дом продолжит отапливаться.
2. Работа с бойлером. Нагревательный прибор монтируется вверху системы – немного ниже расширительного бака.

Для обеспечения бесперебойной работы на бойлер можно установить насос. Тогда схема теплоснабжения и производства ГВС автоматически переходит в разряд принудительных вариантов. Дополнительно монтируется обратный клапан, предотвращающий рециркуляцию теплоносителя.

Принудительная система с насосом

С целью повышения скорости теплоносителя и сокращения времени на обогрев помещения, встраивается насос. Движение потока воды увеличивается до 0,3-0,7 м/с. Интенсивность теплоотдачи возрастает, и ветви магистрали прогреваются равномерно.

Насосные схемы сооружают как открытого, так и закрытого типа. В открытых контурах расширительный бачок устанавливается в наивысшей точке системы. Присутствие насоса позволяет увеличить трубопровод между отопительным котлом и батареями, как по высоте, так и по протяженности (+)

Важные моменты организации принудительной системы:

1. Схема со встроенным насосом энергозависима. Чтобы обогрев помещения не прекращался при отключении электричества, насосное оборудование размещается на байпасе.
2. Насос устанавливается перед входом в котел на обратной трубе. Расстояние до котла – 1,5 м.
3. При установке насоса учитывается направление движения воды.

На обратке монтируются два отсекающих крана и обводное колено с циркуляционным насосом. При наличии тока в сети краны закрываются – движение теплоносителя осуществляется через насос. Если напряжение отсутствует, то вентили надо открыть – система перестроится на естественную циркуляцию.

На подающем трубопроводе надо установить обратный клапан. Элемент размещается сразу после котла и предотвращает рециркуляцию теплоносителя при работе насоса

Варианты разводки трубопровода в системе

От схемы расположения отопительных приборов и соединяющих труб зависит эффективность, экономичность и эстетичность системы теплоснабжения. Выбор разводки определяется исходя из конструктивных особенностей и площади дома.

Специфика однотрубной и двухтрубной схем

Нагретая вода поступает к радиаторам и обратно в котел разными способами. В одноконтурной системе теплоноситель подается через одну магистраль большого диаметра. Трубопровод проходит через все радиаторы.

Преимущества однотрубной системы с самоциркуляцией:

• минимальный расход материалов;
• простота монтажа;
• ограниченное количество труб внутри жилого помещения.

Основной недостаток схемы с одной трубой, выполняющей обязанности подачи и обратки, заключается в неравномерном прогреве радиаторов отопления. Интенсивность нагрева и теплоотдача батарей падает по мере их отдаленности от котла.

При длинной цепочке разводки и большом количестве радиаторов последняя батарея может оказаться совершенно неэффективной. «Горячие» приборы отопления рекомендуется устанавливаться в комнатах северной стороны, детских и спальнях

Двухтрубная схема отопления уверенно отвоевывает позиции. Радиаторы соединяют обратный и подающий трубопровод. Между батареями и источником тепла образуются локальные кольца.

Основные плюсы системы:

• все отопительные приборы равномерно разогреваются;
• возможность регулировки нагрева каждого радиатора отдельно;
• надежность эксплуатации схемы.

Двухконтурная система требует больших вложений и трудозатрат. Выполнить монтаж двух веток коммуникаций по строительным конструкциям будет сложнее.

Двухтрубная система легко балансируется, обеспечивая подачу теплоносителя одинаковой температуры во все приборы отопления. Комнаты помещения прогреваются равномерно

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

Зависимо от места размещения магистрали, подающей горячий теплоноситель, различают верхнюю и нижнюю подводку.

В открытых системах отопления с верхней разводкой нет необходимости в использовании устройств для отвода воздуха. Излишки его сбрасываются через сообщающуюся с атмосферой поверхность расширительного бачка (+)

При верхней разводке теплая вода поднимается по главному стояку и через разводящие трубопроводы передается в радиаторы. Устройство такой системы отопления целесообразно в одно- и двухэтажных коттеджах и частных домах.

Достаточно практична система теплоснабжения с нижней разводкой. Подающая труба размещается внизу, рядом с обраткой. Движение теплоносителя в направлении снизу вверх. Вода, пройдя через радиаторы, по обратному трубопроводу направляется в нагревательный котел. Батареи оборудуются кранами Маевского для удаления воздуха из магистрали.

В системах отопления с нижней разводкой возникает необходимость в использовании устройств для отвода воздуха, простейшим из которых является кран Маевского

Вертикальные и горизонтальные стояки

По типу положения магистральных стояков различают вертикальные и горизонтальные способы разводки трубопровода. В первом варианте радиаторы всех этажей подключаются к вертикально расположенным стоякам.

Вертикальную разводку используют при обустройстве домов в два, три и более этажа с чердачным помещением, в пределах которого можно проложить и утеплить трубопровод (+)

Особенности «вертикальных» систем:

• отсутствие воздушных пробок;
• подходит для теплоснабжения высотных построек;
• поэтажное подключение к стояку;
• сложности установки квартирных теплосчетчиков в многоэтажных домах.

Горизонтальная разводка предусматривает подключение радиаторов одного этажа к единому стояку. Преимущество схемы – для устройства используется меньше труб, стоимость установки ниже.

Горизонтальные стояки, как правило, применяются в одно- и двухэтажных помещениях. Обустройство системы актуально в панельно-каркасных домах и жилых зданиях без простенков

Обустройство гравитационной магистрали отопления

Разработку проекта самотечной системы лучше доверить специалистам-теплотехникам. В документе указывается вид отопления, способ подключения радиаторов и циркуляции теплоносителя, рекомендуемые параметры оборудования, количество радиаторов и метраж трубопровода.

Расчет системы теплоснабжения

Необходимо определить гидравлические характеристики системы, которые в дальнейшем помогут правильно выбрать оптимальный диаметр трубопровода.

В естественной системе отопления котел рекомендуется монтировать в подвале или цокольном помещении. Это позволяет увеличить длину транзитного стояка

Для расчета значения циркуляционного напора (Рц) необходимо иметь следующие данные:

1. Дистанцию от центра котла отопления до центра радиатора (h). Чем больше расстояние между этими приборами, тем стабильней циркуляция.
2. Давление остывшей (Ро) и нагретой (Pr) воды.

Циркуляционное давление зависит только от разницы температуры теплоносителя. Точные показатели можно узнать из табличных данных.

Чем больше разница температур теплоносителя, тем давление в магистрали выше. Поэтому важно позаботится о «входящей» температуре жидкости

На ширину сечения трубопровода оказывает влияние тип материала. Диаметр стальной трубы должен составлять не меньше 50 мм. После разветвления, сечение магистрали сужается на один размер. Обратка, наоборот, компонуется с последующим расширением.

Особое внимание уделяется объему расширительного бака. Величина резервуара не должна быть меньше 5% общего объема теплоносителя в системе. Несоблюдение требования приведет к сливу воды из системы или порыву труб.

Подбор основных комплектующих

Для открытой системы лучше подобрать котел, работающий на твердом топливе или мазуте. Установка электрокотлов и газового оборудования запрещена. В магистрали иногда образуются воздушные пробки – это может привести к аварийной ситуации.

Мощность нагревателя определяется исходя из расчета – 1 кВт энергии тепла на 10 кв.м дома. В зависимости от качества утепления помещения к полученному значению добавляется 10-30%.

Котел размещается в отдельном помещении, оснащенном принудительной циркуляцией воздуха. Оборудование устанавливается на пожароустойчивый материал или забетонированный пол

Расширительный бак для отопительной системы гравитационного типа должен быть из стали. Полимерные материалы применять крайне нежелательно. Для отопления небольшого одноэтажного дома подойдет резервуар на 8-15 литров.

Стандартная конструкция расширительного бака включает: корпус, вытяжку для поступления воздуха, водосток, входящий и выходящий патрубок, трубу циркуляции и сигнальный поплавок

Для обустройства трубопровода используют трубы из следующих материалов:

1. Стальные. Отличаются высокой теплопроводностью и стойкостью к высокому давлению. Недостаток – сложность монтажа и необходимость задействования сварочного оборудования.
2. Полипропиленовые. Основные плюсы: устойчивость к температурным колебаниям, прочность, герметичность и простота монтажа. Срок службы – 25 лет.
3. Металлопластиковые. Материал не поддается коррозии, предупреждает засорение контура. Недостатки магистрали: ограниченный срок эксплуатации (до 15 лет) и высокая стоимость.
4. Медные. Трубы с максимальной теплоотдачей и стойкостью к высоким температурам – до +500°С. Главный минус – дороговизна материала.

Радиаторы в открытом контуре теплоснабжения должны быть сделаны из металлов высокой прочности. Наиболее распространены стальные модели. Они имеют оптимальное соотношение основных параметров: внешний вид, цена и тепловая мощность.

Стальные радиаторы благодаря тонким стенкам, небольшому весу и высокой степени теплоотдачи сравнивают с конвекторами. Оборудование быстро прогревает помещения, за счет ускоренного движения воздуха

Этапы монтажа открытой системы

Весь процесс организации гравитационной системы отопления можно разбить на несколько этапов:

1. Монтаж котла. Оборудование фиксируется на напольной поверхности или подвешивается на стене. Выбор метода зависит от габаритов котла.
2. Разводка трубопровода согласно выбранной схеме и разработанному проекту. Важно соблюдать рекомендованный угол уклона трубного контура.
3. Установка радиаторов отопления и подключение их к системе.
4. Монтаж расширительного бака и его утепление.
5. Соединение всех элементов, проверка герметичности стыков и стартовый запуск системы.

После котла, на подающей трубе, желательно установить температурный датчик для контроля эффективности работы системы теплоснабжения.

Монтаж отопительной системы надо осуществлять в теплое время года. Обустройство магистрали и ввод в эксплуатацию займет около одной недели

Особенности сборки принудительной схемы

Чтоб принудительная система оправдала себя и функционировала исправно, необходимо правильно подобрать 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.

• 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.

Видео об обустройстве системы отопления

Рекомендации по сборке отопительной системы с естественной циркуляцией:

Порядок установки циркуляционного насоса:

Важными аспектами обустройства эффективной системы отопления являются выбор работоспособной схемы, расчет параметров магистрали, подбор комплектующих и следование технологии монтажа. Собственноручная установка возможна при наличии сантехнических навыков, а разработку детального проекта лучше доверить профессионалам.

Понравилась статья? Поделитесь ей

С того времени, когда впервые была применена передача тепловой энергии с помощью воды, для ее распределения по батареям стала использоваться открытая система отопления. Она по сей день успешно служит для обогрева зданий, преимущественно — частных домов. Закрытая схема, работающая под давлением, появилась гораздо позже. Всю информацию, касающуюся устройства, работы и особенностей открытых систем, вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Определение открытой отопительной системы

Общеизвестно, что между котельной установкой и приборами отопления по трубам циркулирует жидкий теплоноситель, работающий в качестве посредника для передачи тепловой энергии. В отличие от печей, нагревающих воздух вокруг себя напрямую, водяная система способна переносить теплоту на большие расстояния. Это и привело к ее повсеместному внедрению. Простейшая схема открытой системы отопления для одноэтажного дома представлена на рисунке:

Вода, протекающая по трубопроводам, расширяется вследствие нагревания. Образующийся излишек вытесняется в специальную емкость – расширительный бак. Особенность открытой схемы, отличающая ее от других систем – установленный в самой высокой точке бак открытого типа. Простыми словами, емкость, куда вытесняется излишек горячего теплоносителя, напрямую сообщается с атмосферой.

Функционирует схема следующим образом. При повышении температуры объем воды в сети возрастает, соответственно, поднимается ее уровень в расширительном баке. При этом часть воздуха из емкости просто вытесняется в атмосферу через патрубок. Когда в силу разных причин температура падает, снижается и уровень теплоносителя в резервуаре, а воздух извне занимает его место, свободно входя через открытый патрубок.

Примечание. Нельзя путать рассматриваемую схему с таким понятием, как открытая система теплоснабжения. Понятие касается централизованных сетей, из которых теплоноситель безвозвратно отбирается на нужды горячего водоснабжения. При индивидуальном отоплении частных домов и других зданий подобные схемы не применяются.

Виды открытых систем

Подобные схемы водяного отопления делятся на виды в зависимости от способа циркуляции и доставки теплоносителя к радиаторам с последующим его возвратом обратно в котел. Нагретая вода может двигаться по магистралям двумя способами:

• с помощью естественной циркуляции;
• искусственным побуждением от насоса.

В силу особенностей конструкции избыточное давление в открытой системе отопления практически отсутствует. В высшей точке оно равняется атмосферному, а в низшей несколько повышается из-за гидростатического воздействия столба воды. Значение этого напора невелико, что дает возможность организовать естественную циркуляцию теплоносителя. Принцип основан на том, что теплоноситель с разной температурой имеет различную плотность, а значит, и массу. Пример: 1м3 воды при t = 40 °С весит 992 кг, после возрастания температуры до 60 °С масса 1м3 падает до 983 кг.

Казалось бы, разница незначительна. Тем не менее она позволяет остывшему теплоносителю с низкой температурой вытеснять из котла более легкую горячую воду. В трубопроводах возникает естественная (конвективная) циркуляция, а подобные системы называют самотечными либо гравитационными, ведь движение в них происходит за счет силы тяжести. Поэтому скорость течения теплоносителя в магистралях и радиаторах невелика, всего 0.1—0.3 м/с. Зато такие схемы полностью энергонезависимы, при условии, что совместно с ними работают котлы для открытой системы отопления, нетребующие электричества.

Примечание. В гравитационных системах магистрали делаются с увеличенными уклонами и диаметрами труб.

С целью повысить скорость протекания воды по трубам и уменьшения времени прогрева помещений в магистраль, идущую от котла, встраивается насос. Он принуждает теплоноситель двигаться со скоростью 0.3—0.7 м/с, из-за чего теплоотдача происходит интенсивнее, а все ветви прогреваются равномернее. Благодаря присутствию насоса расстояние между источником тепла и батареями может быть увеличено как по протяженности, так и по высоте.

Установка насосного агрегата позволяет создать небольшое избыточное давление в системе отопления, позволяющее теплоносителю хорошо затекать в радиаторы. Это однозначно повышает эффективность работы системы в целом, хотя и делает ее зависимой от наличия электроэнергии.

Примечание. Чтобы обогрев частного дома не прекращался вместе с отключением электричества, циркуляционный насос принято устанавливать на параллельной байпасной линии.

Разновидности схем

Нагретую котлом воду можно доставить к батареям и вернуть в котел разными способами. По способам подачи открытая система отопления с насосом бывает:

• однотрубной;
• двухтрубной.

В однотрубной системе подача теплоносителя организована посредством одной магистрали большого диаметра, проходящей мимо всех радиаторов. Приборы присоединяются к ней обоими патрубками, забирая воду из трубы и отдавая ее туда же. Раздающая магистраль может проходить горизонтально в пределах 1 этажа («ленинградка»), как показано на схеме:

Система может представлять собой вертикальные стояки, пронизывающие несколько перекрытий, а батареи к ним подсоединяются поэтажно. Типовая однотрубная схема отопления с принудительной циркуляцией с вертикальными стояками для двухэтажного дома изображена на рисунке:

Наряду с кажущейся простотой устройства подобных схем однотрубные системы имеют существенный недостаток: в каждый последующий прибор приходит все более холодная вода. Это накладывает ограничение на количество батарей, для эффективного прогрева их число не должно превышать 5. Другое дело – двухтрубная система, где теплоноситель приходит к радиаторам по одной магистрали, а уходит – по другой. В этом случае протяженность ветвей и количество батарей на каждой из них может быть значительно больше.

Кроме того, движение теплоносителя можно организовать в одном направлении, чтобы он проходил одинаковое расстояние через все радиаторы. Такая попутная система с циркуляционным насосом изображена на рисунке:

Двухтрубная система дает возможность доставлять ко всем, даже самым отдаленным батареям, воду с одинаковой температурой. Схема немного сложнее в монтаже, но проще в разработке и надежнее в эксплуатации.

Плюсы и минусы

Открытая отопительная система до сих пор не потеряла своей актуальности, а в последнее время даже переживает второе рождение, и этому есть свои причины. Многие домовладельцы озабочены энергонезависимостью своих коммуникаций, а схема с открытым баком позволяет этого достичь. Есть у нее и другие достоинства:

• производить заполнение открытой системы теплоснабжения и спуск воздуха проще, нежели в закрытой. Не нужно следить за максимальным давлением, а при наполнении воздух очень быстро покидает трубопроводы через открытый расширительный бак. Остается только развоздушить радиаторы;
• проще осуществлять подпитку: опять же, контроль за давлением не требуется, а воду можно доливать в емкость хоть ведром;
• работа системы не зависит от наличия протечек: здесь рабочее давление весьма незначительно, поэтому пока в тепловой сети есть вода, она будет функционировать исправно.

Как водится, не обошлось и без недостатков, из-за которых подобные системы стали постепенно вытесняться схемами закрытого типа с мембранным расширительным баком. По причине прямого контакта теплоносителя с атмосферным воздухом в емкости происходит сразу 2 процесса: естественное испарение горячей воды и насыщение ее кислородом. Отсюда проистекают следующие требования:

• надо следить за уровнем воды в резервуаре и вовремя его пополнять;
• нельзя заполнять отопительную сеть антифризом, что при испарении выделяет вредные вещества.

Насыщение кислородом теплоносителя приводит к уменьшению срока службы стальных деталей котла. По перечисленным причинам открытая система давно не применяется в многоквартирном доме, хотя в 60—70-е годы советской эпохи такая практика имела место в жилых зданиях малой этажности. Также нежелательна ее эксплуатация с высокотемпературными источниками тепла, когда теплоноситель близок к температуре кипения. Дело в том, что при повышенном давлении в закрытой сети этот порог повышается, а испаряться воде некуда. В открытой системе количество воды станет быстро уменьшаться, освобождая весь объем расширительного бака для воздуха.

Заключение

Открытые водяные системы – настоящая находка для тех людей, кто хочет полной независимости от внешних источников энергии. Правда, за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами трубопроводов и обеспечением необходимых уклонов. В результате скрыть эти магистрали весьма непросто и они портят своим видом интерьер комнат. Также снижена скорость прогрева жилища, затруднено автоматическое регулирование с помощью термостатических радиаторных вентилей.

При возведении частного дома сложнее всего самостоятельно запроектировать и сделать отопительную систему. Чтобы уменьшить сложность работ, рекомендуется использовать ее открытую разновидность. Открытая система отопления отличается от закрытой показателем давления. Оно такое же, как и атмосферное. Именно поэтому для устройства отопительного контура не понадобится выполнять сложные расчеты и покупать много комплектующих.

Что такое открытая система отопления?

Система отопления открытого типа отличается тем, что в контуре нет избыточного давления, которое создается искусственно. Как правило, там используется расширительный бак открытой разновидности. Он располагается в наивысшей точки разводки и компенсирует расширение жидкости при ее нагреве. Такой бачок одновременно выполняет функции воздухоотводчика, удаляя скопившиеся в жидкости газы. Кроме этого, вода, постоянно присутствующая в баке, защищает контур от попадания воздуха.

Стоит знать! При этом циркуляция теплоносителя может быть естественной и принудительной. Одна система может объединять в себе обе разновидности и легко переключаться между режимами работы.

Принцип работы, преимущества и недостатки

Если решено делать отопление открытого типа, то в качестве теплоносителя может использоваться только вода. Если в контурах с принудительной циркуляцией за движение жидкости отвечает насос, то при естественной циркуляции используются принципы термодинамики. Вода по трубам движется за счет разной плотности холодной и горячей среды, а также за счет уклона труб.

Излишки разогретого теплоносителя попадают в открытый расширительный бак. Благодаря ему автоматически стабилизируется давление.

Работа всей системы подразделяется на два этапа:

• подача жидкости от котла к батареям;
• обратная подача теплой жидкости в расширительную емкость, где она остывает и после этого попадает в котел.

Преимущества отопления открытого типа:

1. Основное достоинство – надежность. Кроме котла, в таком контуре просто нечему выходить из строя. Срок службы такого отопления растягивается на десятилетия.
2. Схема открытой системы отопления достаточно простая. Она легко монтируется благодаря отсутствию сложных узлов.
3. Контур не нуждается в предварительной настройке и отладке. После заполнения водой труб просто включают котел. Пока он работает, жидкость циркулирует, если котел выключили, ток жидкости останавливается.
4. При работе с естественным движением воды нет никаких вибраций и шумов.
5. Открытая система отопления с циркуляционным насосом считается универсальной. Ничто не мешает дополнить обычную разводку насосом. При перебоях с подачей электроэнергии перевод системы в энергонезависимый режим происходит переключением кранов.
6. Благодаря саморегулирующемуся отоплению в помещении постоянно поддерживается оптимальная комфортная температура.

Среди недостатков стоит назвать следующее:

• Отопление открытого типа не подходит для использования в большом доме, потому что при удалении от котла на 30 м в контуре создается статическое равновесие, что недопустимо.
• Инертность системы – еще один недостаток. Она очень долго запускается в работу из-за необходимости создания природного тока жидкости, что сложно при значительном объеме воды в отопительном контуре.
• Для сборки понадобятся трубы разного диаметра, в том числе и большого, а также всевозможные переходники и другие дополнительные материалы.
• Необходимость создания определенного уклона трубопровода. В некоторых домах это просто невозможно сделать.
• Расширительный резервуар нужно устанавливать только на чердаке, поэтому это помещение приходится хорошо утеплять, чтобы защититься от замерзания воды.
• В ходе работы открытого отопления теплоноситель постоянно испаряется, поэтому нужно следить за его уровнем. Для решения этой проблемы используют слой масла на поверхности воды в расширительной емкости или устанавливают поплавковый клапан.
• Открытая система отопления с насосом во время работы издает шум и вибрации.
• Из-за контакта теплоносителя с воздушной средой он насыщается кислородом, что приводит к коррозии труб, радиаторов и фитингов.

Комплектация открытой системы

Отопление открытой разновидности выполняется с использованием следующих комплектующих элементов:

• котел;
• расширительный бак (атмосферная разновидность);
• водопроводные трубы;
• радиаторы отопления;
• обратный трубопровод;
• циркуляционный насос (если используется водяное отопление открытого типа с насосом);
• кран первичного заполнения;
• вентиль для слива воды.

Рассмотрим подробно особенности и характеристики основных составляющих элементов.

Котел

При устройстве отопления открытого типа можно использовать следующие разновидности котлов:

1. Агрегаты, работающие на газовом топливе, применяют там, где к дому можно проложить газовую магистраль. Этот вариант самый выгодный по причине доступной цены энергоресурсов. Однако предварительно придется делать проект и согласовывать его в соответствующих службах.
2. Твердотопливные котлы можно использовать в регионах, где легко можно купить уголь или заготовить дрова. Современные приборы довольно экономичные, имеют высокий КПД и не нуждаются в постоянном контроле.
3. Электрические бойлеры применяют реже, потому что они проигрывают в экономичности другим разновидностям.

Важно! В открытых контурах запрещено использовать электродные котлы, которые работают с жидкостью, имеющей постоянный химический состав. Негерметичный контур не может этого обеспечить.

1. Комбинированные многофункциональные котлы являются оптимальным решением, потому что могут работать в нескольких режимах с использованием разных энергоносителей.

Циркуляционный насос

Хоть открытый контур и может работать на естественной циркуляции, если есть возможность, то лучше установить насос. Так удастся увеличить эффективность отопления. Хоть прибор и потребляет электроэнергию, он дает существенную экономию основного энергоносителя, который использует котел.

При выборе подходящего насоса учитывают диаметр трубы, куда он будет врезаться, производительность агрегата и напор жидкости. Выбор насоса осуществляется с учетом его технических характеристик под конкретную отопительную систему.

Расширительный бак

Бачок можно сделать самостоятельно или купить готовый. Лучше применять емкости из нержавеющего металла. Бак должен иметь съемную или откидную крышку для контроля уровня жидкости. Сверху устанавливается патрубок для стока лишней воды.

На заметку! Объем расширительного резервуара должен составлять 10% от общей емкости отопительного контура.

Существует несколько вариантов установки расширительной емкости:

• в наивысшей точке;
• на обратке;
• на дальнем стояке;
• с насосом, который установлен на подаче.

Радиаторы отопления

Вы можете использовать следующие виды радиаторов:

1. Чугунные батареи идеально подходят для открытого отопления. За счет высокой инертности чугунных радиаторов достигается внушительная экономия на энергоносителе.
2. Стальные батареи легкие и недорогие. Если они имеют антикоррозионное покрытие, то прослужат довольно долго. Однако в открытых контурах их лучше не применять из-за быстрого остывания, что приведет к частой работе котла и значительным расходам энергоресурсов.
3. Алюминиевые радиаторы легко и быстро устанавливаются и отличаются долговечностью. Они обладают высокой теплоотдачей и хорошей тепловой емкостью. Однако алюминий подвержен кислородной коррозии, поэтому выбирайте приборы с антикоррозионным покрытием.
4. Биметаллические радиаторы хоть и дорогие, но объединяют в себе достоинства всех вышеперечисленных батарей. Они подходят для отопительных систем с высоким давлением. Однако монтировать их в частных домах с открытым контуром, в котором поддерживается атмосферное давление, нецелесообразно.

Трубы открытой системы отопления

Для устройства отопительного контура важно выбрать трубы из подходящего материала, а также определиться с их диаметром.

Для устройства открытого отопления можно выбрать следующие варианты:

• стальные и металлические трубы почти не используются сегодня, потому что очень тяжеловесные и сложно монтируются;
• медные трубопроводы качественные, надежные, но дорогостоящие;
• металлопластиковые трубы довольно качественные, но надежность фитинговых соединений оставляет желать лучшего и нуждается в постоянном контроле протечек;
• самым лучшим вариантом считаются трубопроводы из сшитого полиэтилена с армированием и защитой от кислородного окисления (они очень надежные и легко монтируются);
• самый недорогой вариант – это использование полипропиленовых труб с армированием стекловолокном (для монтажа понадобится сварочный аппарат, который можно взять в аренду).

Схемы разводки открытой системы

Если используется контур с естественным током жидкости или открытая система отопления с принудительной циркуляцией, схема разводки может быть следующей:

1. Однотрубная схема самая простая в монтаже. Для ее устройства требуется минимальное количество труб. Для открытых контуров с естественным током это отличный вариант. Но поскольку в контуре приборы располагаются последовательно, температура носителя снижается в каждом последующем приборе, что приводит к неравномерному прогреву дома. То есть комнаты, которые наиболее удалены от котла, будут отапливаться хуже. Этот вариант подходит для компактного небольшого дома.
2. Двухтрубная разводка нуждается в предварительной разработке схемы. Такие контуры требуют намного больше труб для их устройства, зато все помещения дома обогреваются равномерно. Кроме этого, при необходимости можно отключать от контура отдельные помещения, которые в данный момент отапливать не планируется. В таких разводках важно правильно подбирать диаметр труб.
3. Коллекторная разводка самая сложная, но и наиболее удобная. При этом к каждому радиатору идет собственная подача теплоносителя от общего коллектора. Из-за больших затрат на материалы такие разводки почти не применяются в контурах открытого типа.

Внимание! Для правильной циркуляции жидкости уклон трубопроводов на горизонтальных участках должен составлять 1(3) к 100, то есть на каждый погонный метр трубы делают перепад по высоте в 1-3 см.

Особенности монтажа системы

Чтобы принять решение об использовании открытого отопления с насосом или без него, нужно учесть общую отапливаемую площадь, этажность постройки и высоту помещений, а также определить тепловой рабочий режим.

Принудительная циркуляция

Для лучшей циркуляции теплоносителя в открытые контуры устанавливают насос. Прибор закрепляется на обратном трубопроводе перед входом в бойлер. Агрегат лучше монтировать на расстоянии 1,5 м от котла.

Также обратите внимание на следующие важные моменты:

• Насосное оборудование обязательно крепится на байпасе. Это позволит обеспечить естественную циркуляцию воды при отключении насоса или его поломке.
• Обязательно производится установка обратного клапана. Это нужно для защиты от обратной циркуляции жидкости.
• При установке насоса учитывайте направление тока теплоносителя.

Важно! Системы открытого типа с насосом имеют меньшую инертность, что способствует более быстрому прогреванию радиаторов.

Гравитационная схема

В таких контурах полностью отсутствуют какие-либо приборы, которые способствуют принудительному току жидкости. Движение теплоносителя происходит за счет расширения нагреваемой воды. Для правильной работы такого контура нужен разгонный стояк. Он устанавливается вертикально после котла. Высота этого стояка должна быть не ниже 350 см.

Кроме этого при устройстве контуров с естественной циркуляцией учитывают и другие важные факторы:

1. Подающая магистраль должна обязательно иметь уклон в сторону радиаторов отопления, а отводящая магистраль – уклон к котлу.
2. Котел устанавливается в низшей точке.
3. Обязательно монтируют расширительный бак на чердаке.

Не рекомендуется эксплуатировать контуры с естественной циркуляцией в комплексе с электрическими или газовыми бойлерами. Это связано с высоким риском образования воздушных пробок, приводящих к перегреву теплообменника прибора.