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

Требования к обустройству и эксплуатации

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.

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

Как работает лучевая схема

Коллекторный узел отвечает за циркуляцию теплоносителя по отдельным контурам. Конструктивно — это участок трубы с отводами на каждую батарею.

Принцип работы коллекторной системы следующий:

• теплоноситель через узел ввода поступает на подающую гребёнку коллектора;
• через гребёнку тепловая энергия распределяется по разводке с включенными в неё конвекторами;
• пройдя через конвектор, остывший теплоноситель по выходному трубопроводу отводится на обратную гребёнку коллектора и опять возвращается в котёл для повторного нагрева.

Подающая и обратная гребёнки составляют коллекторную группу.

Коллекторный узел системы отопления

Количество контуров, подключаемых к гребёнке, выбирается индивидуально для конкретной схемы отопления и числа конвекторов. Обычно коллектор поддерживает от 2 до 12 контуров.

Конструктивные особенности

• Во-первых, все конструктивные элементы отопления можно разместить в одном помещении. Это и котел, и насос, и расширительный бачок. В таком случае нет необходимости поднимать бак на большую высоту. Ведь два элемента создают давление в контуре — это насос и азот внутри бачка. Все это дает несколько преимуществ — уменьшение диаметра трубопроводов, несоблюдение углов наклона, и отсутствие испарения теплоносителя.
• Во-вторых, появляется возможность использовать такую схему в домах с большой площадью и объемом. С открытой системой добиться эффективной работы отопления в большом доме будет очень сложно.

Котел и разделитель

Есть вопрос, который сегодня волнует определенную часть застройщиков частных домов. Он касается переделки открытой схемы в закрытую. В этом плане никаких проблем нет. Не нужно менять трубы и другие элементы, нужно лишь врезать в обратный контур циркуляционный насос и поменять расширительный бак, установив мембранную модель.

Но не будут ли образовываться воздушные карманы в местах наклона трубопроводов? Такая вероятность есть здесь важно подобрать мощность насоса и размеры расширительного бачка. Если все будет в норме, то воздух будет проталкиваться под давлением теплоносителя

Как работает тупиковая отопительная система

Тупиковая схема – это помещений, в котором, как видно из рисунка выше, горячий теплоноситель подается к каждому радиатору по одной трубе (подача), а выходит из радиаторов и поступает к котлу по другой трубе (обратка). Причем в этой схеме движение теплоносителя по подающей и обратной трубах происходит в противоположном направлении, тогда как в других (не однотрубных) схемах жидкость движется в одном направлении. Это – очень распространенный вариант подключения нагревательных приборов, и не только радиаторов – это могут быть чугунные или биметаллические батареи, или самодельные регистры.

Хотя и можно реализовать по тупиковой схеме, но это решение непопулярно в силу своей невысокой эффективности отдачи тепла и сложности исполнения. Реализация тупиковой однотрубной схемы показана ниже – если дом рассчитан на 2 или три этажа, то, кроме стандартной группы безопасности, придется делать разводку стояков, и на каждый радиатор устанавливать воздухоотводчик или кран Маевского. Это – схема дорогостоящая, поэтому ее нечасто принимают к исполнению.

Однотрубная тупиковая схема

Косвенное преимущество тупиковой схемы еще и в том, что ее можно применять как для отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, так и для решения с гравитационным перемещением жидкости в трубах. Для энергонезависимого отопления частного дома система с естественной циркуляцией приобретает все большую популярность, поэтому не стоит забывать и о тупиковой схеме с верхней разводкой труб в этом случае.

В любом случае, при одноконтурной или двухконтурной схеме, для тупикового варианта очевидно следующее: чем больше к трубе, тем медленнее будут прогреваться все последующие нагревательные приборы. Поэтому желательно разделить всю систему на несколько ответвлений таким образом, чтобы в каждой ветке было не больше, чем 5-6 радиаторов. Это решение актуально как для естественной, так и для принудительной схемы перемещения теплоносителя.

Пример тупиковой схемы с естественной циркуляцией для дома в два этажа

На практике преимущество тупиковой схемы очевидно: это простые расчеты, несложный уровень монтажа, минимальное количество запорной арматуры и фитингов, дешевизна всего проекта. Если сравнивать с такими популярными решениями, как двухтрубная система с попутным движением жидкости и с лучевой схемой (с коллектором), то в плане соблюдения законов гидравлики они явно лучше тупиковой – быстрее движется теплоноситель, нет встречного движения, радиаторы прогреваются равномерно и с одинаковой скоростью. Но часто именно экономичность тупикового варианта побеждает, особенно для отопления дома с небольшой общей отапливаемой площадью.

Горизонтальная схема с тупиковой разводкой имеет разновидность, где применяется центральная магистраль. Такую схему можно реализовать как скрытый в пол или в стену трубопровод, что нравится всем без исключения домовладельцам, так как скрытый трубопровод не требует переделки дизайна, перепланировки или изменения интерьера помещений.

При монтаже скрытого трубопровода, например, при заделке труб в бетонную стяжку пола или в штробы в стенах, трубы следует применять не стальные, а металлопластиковые без соединений или полимерные с соединением неподвижной гильзой или сваркой, чтобы не допустить возможности протечки. Единственная проблема при прокладке скрытого трубопровода – его правильный и красивый вывод из стены или из-под пола. Также следует избегать любых пересечений труб в скрытом варианте монтажа. Чтобы избежать пересечений, используют крестовину. При присоединении трубы к радиатору при помощи крестовины можно без выступа за плоскость монтажа обогнуть трубы центральной магистрали.Подключение дополнительных контуров в тупиковой системе: полотенцесушитель

Также реализация тупиковой системы с центральной магистралью открывает возможности по подключению к отоплению и других схем: системы «теплый пол» или полотенцесушителей. Подключаются такие узлы пир помощи специального смесительного модуля, к состав которого входит циркуляционный насос, смесительные краны и температурные датчики. Модуль смешения делает работу подключаемых модулей независимой от главной схемы отопления, причем любое количество новых подключаемых контуров не будет влиять на работу основного контура.

Что это такое и чем отличается от привычных водяных систем

Многие люди считают что паровое и водяное отопление — это одно и то же. Это ошибочное мнение. При паровом отоплении тоже есть батареи и трубы, есть котел. Но по трубам движется не вода, а водяной пар. Котел требуется совсем другой. Его задача испарить воду, а не просто нагреть ее до определенной температуры, соответственно, мощность его намного выше, так же как и требования к надежности.

Несколько паровых котлов

Элементы системы

При паровом отоплении по трубопроводу перемещается водяной пар. Его температура — от 130°C до 200°C. Такие температуры налагают особые требования на элементы системы. Во-первых, трубы. Это только металлические трубы — стальные или медные. Причем они должны быть бесшовными, с толстой стенкой.

Упрощенная схема парового отопления

Во-вторых, радиаторы. Подходят только чугунные, регистры или труба с оребрением. Чугунные при таких условиях менее надежные — в нагретом состоянии от контакта с холодной жидкостью они могут лопнуть. Более надежны в этом плане регистры из труб, змеевики или труба с прикрепленными к ней ребрами — отопительный прибор конвекторного типа. Сталь более терпима к попаданию холодной воды на ее разогретую поверхность.

Срок службы и область применения

Но не стоит думать, что стальная система парового отопления будет служить очень долго. В ней циркулирует очень горячий и влажный пар, а это идеальные условия для коррозии стали. Элементы системы быстро выходят и строя. Обычно они лопаются в самых изъеденных ржавчиной местах. При том что внутри под давлением находится пар с температурой выше сотри градусов, опасность очевидна.

Структурная схема котла для парового отопления

Потому паровое отопление признано опасным и запрещено для обогрева общественных мест и многоквартирных домов. Оно еще используется в некоторых частных домах или для обогрева производственных помещений. На производстве оно очень экономно, если пар — производная технологического процесса. В частных домах паровое отопление применяется в основном в домах сезонного проживания — на дачах. Все из-за того, что оно нормально переносит заморозку — воды в системе мало и она не может навредить, а также из-за его экономичности на стадии устройства (по сравнению с водяными системами) и высокой скоростью прогрева помещений.

Что такое. Отличия от открытой

Суть работы обогревающего контура закрытого типа несложен: жидкость нагревается, расширяется и поступает в магистраль. Излишки воды уходят в отдельную емкость, с понижением температуры, они возвращаются назад в систему. Внутри теплового блока существует константное давление, что позволяет рационально управлять всем процессом

Отопительные системы закрытого типа пользуются большой популярностью, самое главное ее достоинство – это отсутствие открытого взаимодействия с внешней средой. Воздух способствует быстрой амортизации трубопроводных элементов, снижает КПД системы, что происходит в тепловых системах открытого вида.

В наше время замкнутый контур отопления, в котором работает принудительная циркуляция, работает успешно в большинстве частных домовладений.

Замкнутый контур состоит из элементов:

• Генератор тепла (котел работающий на твердом или жидком топливе, газ, электричество);
• Радиаторы, теплые полы;
• Насос;
• Герметичная емкость мембранного типа;
• Элементы, которые позволяют сбрасывать излишки давления (манометр, воздухоотводчик, протекционный клапан);
• Фильтр;
• Арматура для управления и балансировки;
• Трубы;

Главные блоки могут снабжаться дополнительно еще элементами, такими как:

• коллектор;
• Емкости;
• Реле по автоматизации.

Работа закрытой системы отопления состоит в перемещении теплой воды (под давлением 1-2,2 бар) от нагревательного котла к радиаторам, которые расположены в помещениях. Регулировка объема делается с помощью мембраны, которая крепится в емкости. Все содержимое изолировано от внешней среды.

Регулировка давления делается с помощью воздухотводчика, работающего в автоматическом режиме. Вторым элементом, обеспечивающим безопасность, является подрывной клапан, который активируется, если давление в системе превысит критические отметки (обычно около 3,5 бар).

Грязевик монтируется на тыльной стороне магистрали (перед тепло генератором), его задача аккумулировать шлам из отопительного контура. Еще один важный блок – это насос, он подает воду, работать он может в обоих направлениях.

Преимущества:

1. Нет соприкосновения с воздухом. Полная изоляция жидкости он внешнего мира.
2. Экологическая безопасность, отсутствуют испарения.
3. В работе можно применять антифриз.
4. Трубы используются недорогие, небольших сечений.
5. Нет лишней потери тепла, экономится энергия.
6. Уменьшен риск возникновения воздушных пробок, вода «работает» при более высокой температуре и давлении.
7. Простота регулировки

Трубы небольшого диаметра легко прячутся в стене или под гипсокартон, что является важным фактором в обустройстве жилых помещений.

Виды систем парового отопления

По способу устройства различают паровое отопление двух типов: с замкнутой и разомкнутой системой. В замкнутой системе конденсат стекает в специальную приемную трубу, которая заведена на соответствующий вход кота. Она уложена с небольшим уклоном, так что конденсат движется по системе самотеком.

Схемы открытой и закрытой системы парового отопления

В разомкнутой системе конденсат собирается в специальную емкость. При ее заполнении он подается в котел при помощи насоса. Кроме различного построения системы используется еще и разные паровые котлы — не все они могут работать в замкнутых системах.

Вообще, существуют системы парового отопления с давлением, близким к атмосферному или даже с более низким. Такие системы называются вакуумно-паровыми. Чем привлекательная такая установка? Тем что при низком давлении температура кипения воды снижается и система имеет более приемлемую температуру. Но сложность в обеспечении герметичности — воздух все время подсасывается через соединения — привели к тому, что данные схемы практически не встречаются.

Более распространено паровое отопление с небольшим давлением. Имеющиеся паровые котлы бытового назначения могут создавать давление не выше 6 атм (при давлении более 7 атм использование оборудование требует разрешения).

Типы разводки

По типу разводки паровое отопление бывает:

• С верхней разводкой (паропровод находится под потолком, от него вниз идут трубы к радиаторам, внизу прокладывается конденсатопровод). Такая схема реализуется проще всего, так как горячий пар движется по одним трубам, остывший конденсат — по другим, система стабильна.

• С нижней разводкой. Паропровод располагается на уровне пола. Эта схема — не лучший выбор, так как по одним трубам вверх движется горячий пар, вниз — конденсат, что часто приводит к гидроударам и разгерметизации системы.
• С промежуточной разводкой. Паропровод укладывается чуть выше радиаторов — примерно на уровне подоконников. Система обладает всеми преимуществами верхней разводки, за исключением того что горячие трубы находятся в пределах досягаемости и велика вероятность ожога.

При укладке паропровод делают с небольшим уклоном (в 1-2%) в сторону движения пара, а конденсатопровод — в сторону движения конденсата.

Подбор котла

Паровые котлы могут работать на всех типах топлива — газе, жидком и твердом топливе. Кроме выбора топлива необходимо правильно подобрать мощность парового котла. Она определяется в зависимости от площади, которую потребуется отапливать:

• до 200 м2 — 25 кВт;
• от 200 м2 до 300 м2 — 30 кВт;
• от 300 м2 до 600 м2 — 35-60 кВт.

В общем и целом способ расчета стандартный — на 10 квадратных метров берут 1 кВт мощности. Это правило справедливо для домов с высотой потолка 2,5-2,7 м. Далее следует выбор конкретной модели. При покупке обращайте на наличие сертификата качества — оборудование опасное и должно быть протестировано.

Какие использовать трубы

Температуры при паровом отоплении нормально переносить могут только металлы. Наиболее дешевый вариант — стальные. Но для их соединения требуется сварка. Возможно также использование резьбовых соединений. Данный вариант бюджетный, но недолговечный: сталь во влажной среде быстро корродирует.

Медные трубы хотя бы не корродируют

Более долговечны оцинкованные и нержавеющие трубы, но их цена совсем не скромная. Зато соединение — резьбовое. Еще вариант — медные трубы. Их можно только паять, стоят они дорого, но не ржавеют. Из-за более высокой теплопроводности они еще более эффективно передают тепло. Так что такая система отопления будет суперэффективной, но и очень горячей.

2 Составные элементы замкнутой схемы отопления

Отличие от гравитационной системы заключается в необходимости монтажа специфических узлов. Отдельные из них обязательно используются в закрытой системе, но иногда применяются и при естественной циркуляции. Источник тепловой энергии – котлы. Некоторые из моделей настенных газовых и пеллетных, твердотопливных сразу оснащаются необходимой группой безопасности. Если она отсутствует, приобретается отдельно, устанавливается на трубе с горячей водой.

Герметичный бачок поддерживает давление, компенсирует объем теплоносителя. Его эффективное перемещение обеспечивает циркуляционный насос, который рекомендуется устанавливать на обратной магистрали у самого котла. Такое расположение продиктовано тем, что вода в этом месте довольно прохладная, устройство меньше подвержено перегреву. Остальные элементы те же, что в гравитационной системе: трубопроводы, радиаторы или регистры.

Закрытая система отопления

В закрытой системе отопления все элементы системы герметичны, отсутствует испарение воды. Циркуляция осуществляется при помощи насоса. Так называемая система с принудительной циркуляцией теплоносителя включает в себя трубы, котёл, радиаторы, расширительный бак, циркуляционный насос.

При понижении температурыфункция деаэрации теплоносителя.

Для стабильной работы системы закрытого отопления также используется расширительный бак из высокопрочного металла. Это закрытый бак, состоящий из двух половин, завальцованных друг к другу.

Внутри располагается мембрана (диафрагма) из высокопрочной жаростойкой резины. Также внутри имеется небольшой объём газа (может быть азот, который закачивается на заводе-производителе, или воздух, накапливающийся в системе по необходимости). Мембрана разделяет бак на части: одна часть — куда поступают излишки воды при нагреве системы отопления, в другой части находится азот или воздух, не вступающие в прямое соприкосновение с водой. Таким образом, теплоноситель при нагреве поступает в расширительный бак и проникает в мембрану. При остывании теплоносителя газ, находящийся за мембраной, начинает выталкивать его обратно в систему.

4 Заливка теплоносителя и запуск системы

Перед началом работы полностью открывают автоматический воздухоотводчик. В обратном трубопроводе у котла имеется сливной кран, через который можно заполнить систему. Иногда предусматривают рядом специальный узел с обратным клапаном. Подключают водопровод, открывают вентиль. Если постоянная труба отсутствует, пользуются гибким шлангом. Требуется хороший напор, чтобы он превышал рабочее давление системы.

Завершают закачку, когда через воздушный клапан потечет жидкость. Его закрывают и приступают к удалению пробок, которые могли образоваться. Поочередно на батареях открывают краны Маевского. Возобновляют закачку и прекращают, когда ушел воздух, а стрелка манометра показывает 1,5 атмосферы или больше, что зависит от характеристик котла. В двухконтурном агрегате имеется кран, к которому подключают шланг водопровода.

Простое устройство для залива или слива жидкости

Закрытую систему можно заполнить антифризом. Он не будет испаряться, а при отсутствии утечек способен служить длительное время. Закачать его подобно воде невозможно, применяют иные доступные способы: используют опрессовочный или электрический насос. Второй вариант – через гибкий шланг. Один конец подключают к обратному клапану, а другой поднимают выше верхней точки системы.

Незамерзающая жидкость применяется в домах с непостоянным проживанием. Цена довольно высокая, поэтому требуется точно знать вместимость системы. О том, как рассчитать, было рассказано выше. Определяют крайнюю минусовую температуру и по графику находят, сколько антифриза добавить к воде

Важное предостережение: если трубы оцинкованные, подобная незамерзайка не применяется

График для определения процентного содержания смеси антифриз-вода

Автоматический газовый котел со встроенным модулем водяного контура запускается по особой схеме. С агрегата снимают крышку, чтобы получить доступ к насосу. Устанавливают переключатель в рабочий режим, отверткой откручивают винт в корпусе для выхода воздуха. Когда закапает вода, заворачивают. Через несколько минут процедуру повторяют, пока устройство не перестанет булькать и не заработает тише. Включится горелка. Проверяют показания манометра, ненадолго открывают кран, чтобы показатели давления пришли в состояние, соответствующее рабочему.

Разные решения тупиковых отопительных систем

Существует два варианта тупиковой схемы отопления: вертикальная и горизонтальная. Горизонтальное решение с нижней разводкой – это классика, а вертикальная трубная разводка применяется для двух- или трех этажного дома. Если дом имеет два этажа, то при небольшом общем количестве радиаторов разводка отопления будет выглядеть как, как показано на рисунке ниже:Вертикальная разводка для тупиковой схемы

Обе ветки начинаются сразу от котла: одна запитывает первый этаж, вторая – верхние радиаторы, образуя вертикальный стояк с переходом на горизонтальную трубу подачи. Такая схема работает устойчиво, если радиаторов в каждой ветке будет не больше десяти, а при правильно рассчитанных и подобранных диаметрах труб и количестве секций в радиаторах балансировать теплоотдачу нет нужды – достаточно в каждой ветке (нижней и верхней) установить вентили автоматическими регуляторами давления для балансировки.

Если тупиковая система отопления будет применяться в трехэтажном доме, то нужно будет просто добавить еще одну ветку подачи и обратки – для третьего этажа. То есть, все ветки трубной разводки будут включены параллельно относительно котла. Но при большом количестве радиаторов отопления, или при существовании сложной архитектуры помещений рекомендуется реализовать тупиковую вертикальную систему отопления:Вертикальная и горизонтальная тупиковая схема

Реализуется такая отопительная схема просто: прокладываются два горизонтальных трубопровода отопления, и к ним в нужных точках подключаются вертикальные трубы стояков, которые поднимаются на верхние этажи. На схеме показано, что радиаторы стоят ровно друг над другом, но на практике между ними можно допускать небольшое смещение, если смотреть в разрезе относительно этажей. Если радиаторы друг относительно друга будут разведены по вертикали на большое расстояние, то придется к каждому из них прокладывать дополнительные трубы. В один стояк должно врезаться не более двух радиаторов, но, если их потребуется больше, то нужно будет делать балансировку каждой дополнительной горизонтальной ветки, идущей к радиатору.

Схема вертикального тупикового отопления, показанная на этом рисунке, работоспособна только для системы с принудительной циркуляцией, так как подача идет снизу. Для реализации такой же схемы, но с естественным передвижением теплоносителя, нужно будет переделывать подачу жидкости по верхней схеме разводки, что приемлемо не для каждого малоэтажного дома.Варианты схем отопления по тупиковой схеме

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin