Открытая система отопления, схема и вариант с насосом

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:

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.
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 (+)

Схема со встроенным насосом энергозависима. Чтобы обогрев помещения не прекращался при отключении электричества, насосное оборудование размещается на байпасе.
Насос устанавливается перед входом в котел на обратной трубе. Расстояние до котла – 1,5 м.
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

Планирование и расчет

Осуществляя выбор наиболее оптимального типа отопительной системы для частного дома, дачи, обязательно необходимо брать в расчет площадь дома

Это важно, так как, к примеру, однотрубная схема с естественной циркуляцией превосходно себя показывает лишь в домах с площадью, не превышающей 100 м2. А в доме с существенно большей квадратурой она работать не сможет вследствие достаточно большой инертности. Отсюда следует, что первичное вычисление давления в отопительной системе и проектирование системы отопления нужны для того, чтобы выяснить и сконструировать систему, применение которой в доме будет в большей мере рациональным

На этапе предварительного составления плана надо попытаться учесть всю специфику архитектуры постройки. К примеру, если дом довольно большой и, соответственно, площадь комнат, которые подлежат обогреву, тоже большая, наиболее рациональным будет внедрение системы отопления с насосом, который будет выполнять циркуляцию теплового носителя

Отсюда следует, что первичное вычисление давления в отопительной системе и проектирование системы отопления нужны для того, чтобы выяснить и сконструировать систему, применение которой в доме будет в большей мере рациональным. На этапе предварительного составления плана надо попытаться учесть всю специфику архитектуры постройки. К примеру, если дом довольно большой и, соответственно, площадь комнат, которые подлежат обогреву, тоже большая, наиболее рациональным будет внедрение системы отопления с насосом, который будет выполнять циркуляцию теплового носителя.

При этом имеются определенные характеристики, которым обязан отвечать циркуляционный насос:

длительный период службы;
незначительный уровень потребления электроэнергии;
большая мощность;
устойчивость;
легкость эксплуатации;
отсутствие механических колебаний и бесшумность в процессе функционирования.

При планировании системы отопления, будь то частный либо многоэтажный дом, самой сложной и ответственной фазой является гидравлический расчет, при котором необходимо установить сопротивление отопительной системы.

Расчеты совершаются по заблаговременно созданной схеме отопления, на которой отмечены все имеющиеся в системе компоненты. Реализовывают гидравлический расчет двухтрубной отопительной системы с применением аксонометрических проекций и формул. За расчетный объект берут самое загруженное кольцо трубопровода, разделенное на сегменты. В результате устанавливают приемлемую площадь сечения трубопровода, необходимую площадь поверхности радиаторов, гидравлическое сопротивление в отопительном контуре.

Расчеты гидравлических характеристик осуществляют по различным методикам.

Самые общераспространенные:

вычисления методом удельных линейных потерь давления, предусматривающие эквивалентные изменения температуры теплоносителя во всех компонентах разводки;
вычисления по параметрам сопротивления и показателям проводимости, предусматривающие переменные колебания температуры.

Результат первого метода – ясная физическая картина с конкретным распределением всех наблюдающихся сопротивлений в контуре отопления. Второй метод вычисления дает возможность получить четкую информацию о потреблении воды, о величинах температуры в каждом элементе системы отопления.

Характеристики однотрубной и двухтрубной систем

Система водяного отопления бывает однотрубной и двухтрубной. Рассмотрим особенности каждого варианта.

В однотрубной системе радиаторы подключены к подающей трубе последовательно. К ее преимуществам относится простая конструкция и небольшая материалоемкость, так как требуется монтировать минимум труб. Но при последовательном подключении в удаленные от котла приборы отопления теплоноситель попадает уже остывшим, и чтобы обеспечить необходимый уровень нагрева воздуха в помещении, приходится устанавливать радиаторы более высокой мощности, что удорожает проект. К недостаткам также следует отнести:

сложность гидравлического расчета;
ограничение на количество отопительных приборов;
критичность ошибок, допущенных на этапе проектирования и монтажа;
невозможность регулировать температуру приборов отопления по отдельности в зависимости от требований к микроклимату помещений;
невозможность перекрыть поступление воды в отдельный радиатор (для ремонта или замены и т.д.), не остановив работу всей системы;
высокие теплопотери.

2-х трубная система отопления, в отличие от однотрубной, предусматривает параллельное расположение подающего и обратного трубопроводов, к которым подсоединены радиаторы. Такой вариант имеет следующие достоинства:

позволяет доставлять во все радиаторы жидкость одинаковой температуры (не требуется увеличивать количество секций у дальних от котла батарей);
на каждый прибор отопления можно установить терморегулятор;
в смонтированную линию можно добавить дополнительные обогревательные приборы;
нет ограничений на протяженность контура.

Двухтрубное отопление имеет и некоторые недостатки, в число которых входит сложность схемы подключения, повышенный расход материалов и трудоемкий монтаж, если сравнивать с однотрубным вариантом.

Также стоит отметить лучевое (коллекторное) подключение приборов отопления — для каждого радиатора монтируются отдельные трубы подачи и обратки. К преимуществам независимого подключения приборов отопления можно отнести ремонтопригодность системы — отключение любого из контуров не отразится на работоспособности остальных радиаторов. Главный недостаток — потребность в прокладке большого количества труб.

Обычно водяное отопление частного дома сводится к обустройству двухтрубной системы, поскольку это наиболее эффективный и экономически выгодный вариант.

Отопление с водой в качестве теплоносителя

Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.

Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:

Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосфер. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.

Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.

По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:

Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того, как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.

Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.

Монтаж обогревательной конструкции «Ленинградка»

Прежде чем начать возведение обогревательной системы частного дома своими руками, необходимо выполнить грамотный и точный расчет. Самостоятельно это будет сделать проблематично, поэтому лучше обратиться к профессионалам в данной отрасли. С помощью расчета можно определиться с перечнем оборудования и материалов, необходимых для работ.

К основным элементам «ленинградки» относятся следующие:

котел для нагрева теплоносителя;
металлический или полипропиленовый трубопровод;
радиаторы (батареи);
расширительный бак или бачок с клапаном (для открытой системы);
тройники;
насос для обеспечения циркуляции теплоносителя (в случае с принудительной схемой конструкции);
шаровые краны;
байпасы с игольчатым клапаном.

Помимо расчетов и приобретения материалов, следует также учесть место прохождения трубопровода. Если его планируется провести в стене или в полу, потребуется подготовить специальные ниши – штробы, которые должны располагаться по всему периметру контуров. Кроме того, все трубы необходимо обернуть теплоизоляционным материалом для того, чтобы не допустить понижения температуры жидкости до поступления в радиаторы.

Какой лучше выбрать материал для трубопровода?

Чаще всего в качестве трубопровода для установки «ленинградки» в частном доме используется полипропилен. Данный материал достаточно прост при монтаже и недорог. Однако, специалисты не рекомендуют ставить полипропиленовые трубы в регионах, где температура воздуха опускается слишком низко, имеются в виду Северные территории.

Полипропилен начинает плавиться, если температура теплоносителя становится выше 95 градусов, что может привести к разрывам труб. В таких случаях целесообразнее воспользоваться металлическими аналогами, которые по праву считаются наиболее надежными и долговечными.

Кроме материала, при выборе трубопровода важно правильно подобрать его сечение. При этом немаловажное значение имеет количество используемых радиаторов в схеме

Например, если в цепи предполагается 4–5 элементов, то диаметр труб для магистрали должен составлять 25 мм, а для байпаса это значение меняется на 20 мм

Таким образом, чем больше в системе радиаторов, тем больше сечение труб. Это позволит легче провести балансировку при запуске отопительной конструкции

Например, если в цепи предполагается 4–5 элементов, то диаметр труб для магистрали должен составлять 25 мм, а для байпаса это значение меняется на 20 мм. Таким образом, чем больше в системе радиаторов, тем больше сечение труб. Это позволит легче провести балансировку при запуске отопительной конструкции.

Соединение радиаторов и труб

Установка крана Маевского.

Байпасы изготавливаются вместе с отводами и потом монтируются в магистраль. При этом расстояние, соблюдаемое при установке отводов, должно иметь погрешность в 2 мм, чтобы во время соединения элементов конструкции, батарея поместилась.

Люфт, который допускается при подтягивании американки, как правило, составляет 1–2 мм. Главное, придерживаться такого значения и не превышать, а то она может пойти под откос и появится протечка. Для получения более точных размеров, потребуется вывернуть в радиаторе вентили, расположенные по углам, и измерить расстояние между муфтами.

Запуск отопительной конструкции

Перед тем, как запускать систему отопления «ленинградка», необходимо открыть краны Маевского, установленные на радиаторах, и выпустить воздух. После чего делается контрольный осмотр конструкции на наличие изъянов. Если они обнаружены, их следует устранить.

После запуска оборудования проверяются все соединения и узлы, а затем проводится балансировка системы. Под данной процедурой понимается выравнивание температуры во всех радиаторах, которая регулируется с помощью игольчатых клапанов. Если в конструкции нет протечек, лишних шумов и помещения нагреваются достаточно быстро, оборудование установлено правильно.

Ленинградская система отопления частного дома хоть и устарела с течением времени, видоизменилась, но все же распространена, особенно в зданиях с малыми габаритами. Ее несложно установить самостоятельно, при этом экономя денежные средства на привлечение специалистов и необходимое для возведения оборудование.

Классификация по направлению движения теплоносителя

В зависимости от направления движения подающего и обратного теплоносителя относительно друг друга системы отопления проектируют трех наиболее распространенных схем: тупиковая, с попутным движением теплоносителя и коллекторная (лучевая).

Тупиковые схемы движения теплоносителя

В тупиковых (стандартных) системах отопления теплоносители движутся в противотоке, наиболее удаленная ветка радиаторов от котла имеет большее сопротивление, чем так которая находится ближе. Поэтому возможно возникновение ситуации, когда происходит неравномерный прогрев ближайших радиаторов. Для того чтобы этого избежать необходимо создать дополнительное сопротивление в более коротких циркуляционных кольцах, то есть установить балансировочную арматуру.

Попутные схемы движение теплоносителя

При попутном движении теплоносителя параллельно в подающей и обратной трубе системы отопления все циркуляционные кольца, то есть ветки с радиаторами, находятся в одинаковых условиях. То есть как трубопроводы, так и стояки или радиаторы гидравлически сбалансированы между собой. Однако такие системы наиболее металлоемки по сравнению со стандартными, а также требуют прокладки гораздо большей длины трубопроводов Это отражается, прежде всего, на стоимости системы и цене монтажных работ. Поэтому попутные схемы в жилищном строительстве применяются наиболее редко.

Коллекторные схемы отопления

Идеальным вариантом для коттеджного и жилищного строительства в целом является применение коллекторной схемы системы отопления.

Такая система представляет собой установленный на этаже или в котельной коллекторный шкаф, в котором кроме запорной и балансировочной арматуры устанавливаются коллектора с выходами либо на радиаторную ветку либо на каждый прибор отопления. Такая система также является гидравлически стабильной и легко поддающаяся регулировке отдельных самых удаленных веток или нагруженных по тепловой мощности. При планировании лучевой схемы системы отопления можно к каждому выходу коллектора подключать каждый радиатор в отдельности, а трубопроводы прокладывать скрытым способом. При этом отрезок трубопровода должен быть выполнен из цельного куска трубы.

Варианты монтажа открытой системы отопления

Существует два варианта конструкции системы или схемы открытой системы отопления: однотрубная в качестве радиаторов использующая стальную трубу, двух трубная схема с традиционными радиаторами. Каждая из этих схем системы отопления имеет свои особенности и возможные варианты исполнения.

Простейшая однотрубная схема отопления из труб

Условно однотрубную систему отопления, использующую в качестве радиаторов стальную трубу, можно представить следующим образом.

Рис.1.

Схема открытой системы

Вода, нагреваемая котлом, поднимается по стояку, а далее под силой тяжести проходит по трубе постепенно остывая возвращается обратно в котел.

В качестве радиаторов в этой схеме применяют стальную трубу диаметром 80-100 мм, которую пропускают по периметру всего дома или нескольких стен, за исключением входной двери. Для лучшей циркуляции теплоносителя трубу устанавливают под углом к горизонтальной плоскости. Размер угла зависит от длины трубы отопления, обычно составляет порядка 1,5 -3 градуса.

Для того чтобы обеспечить максимальный обогрев дома стараются провести трубу отопления по самой большой траектории. Для этого устанавливают котел отопления с одной стороны входной двери, а трубу пропускают вдоль стен по дому, постепенно уменьшая расстояние между ними, тем самым образуя необходимый угол наклона. Таким образом получается, что вода, обходя весь дом остывает, нагревая воздух в помещении.

Это самая простая и доступная схема системы отопления для загородного дома или дачи, главным образом благодаря своей простоте. Легкости монтажа и безотказности. Особенно она хороша в небольших одноэтажных домах, особенно с холодным, не утепленным чердаком.

Дело в том, что особенностью открытой системы отопления является наличие расширительного бака, который должен быть установлен выше всей схемы отопления. Естественно. Что он не должен замерзнуть, поэтому выносить его на неотапливаемый чердак не допустимо. Кроме того, так как бак открытого типа, то подразумевает возможность испарения теплоносителя, а, следовательно, требует периодической проверки. В рассмотренной схеме, благодаря ее компактности расширительный бак можно установить внутри помещения рядом с котлом, тем самым решив все описанные проблемы.

Двухтрубная схема открытой системы отопления

Если для Вас важны не только технические качества системы отопления, но и эстетические, то целесообразно рассмотреть двухтрубную схему открытой системы отопления. Схематично она представлена на рисунке ниже.

Рис.2.

Модифицированная схема

Эта схема работает по такому же принципу, как и предыдущая, разница лишь в разводке труб отопления. Двухтрубная схема может быть использована как для одноэтажного, так и для двухэтажного дома.

Для сохранения эстетических качеств системы расширительный бак и трубу подачи обычно располагают на чердаке. При этом следует, во-первых, обеспечить легкий доступ к расширительному баку, для контроля количества воды, во-вторых, обеспечить должный уровень теплоизоляции чердака и подачи.

От трубы подачи разводят стояки по комнатам к ним подсоединяются батареи отопления. Трубу обратки можно установить по полу помещения.

Для снижения количества стояков можно подключать радиаторы по однотрубной схеме. Это справедливо для двух и более этажного дома.

Рис.3.

Схема для многоэтажного дома

Модифицированный вариант открытой системы отопления

В последнее время получил популярность модифицированный вариант открытой системы отопления. Модификация схемы заключена в том, что в схему дополнительно устанавливают циркуляционный насос, который позволяет производить принудительную прокачку теплоносителя.

К установке циркуляционного насоса прибегают тогда, когда мощности системы отопления недостаточно. Насос же позволяет поднять КПД системы.