Схема отопления с расширительным баком и насосом

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.

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, 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

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

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.

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.

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.

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.

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.

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%.

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.

Проектирование открытой системы отопления: основные требования к схеме, комплектующим и монтажу

Самостоятельное проектирование, подбор компонентов и монтаж отопительной системы является одним из самых сложных мероприятий. Чаще всего стараются изначально уменьшить сложность выполнения этих этапов. Для этого отдают предпочтение открытой системе отопления. Расширительные баки, схемы, насосы – как правильно определить оптимальные параметры для этих компонентов теплоснабжения?

Особенности обустройства открытого отопления

Классическая система отопления открытого типа для частного дома отличается от закрытой показателем давления. Оно равно атмосферному. Поэтому для обустройства этого типа теплоснабжения требуется значительно меньше комплектующих, точных расчетов. Но это не значит, что схема открытого отопления может составляться непрофессионально.

Для автоматической стабилизации давления теплоносителя в трубах в системе предусмотрен открытый расширительный бак для открытого отопления. Именно конструкция этого компонента отличает схему открытого теплоснабжения от закрытого. Движение теплоносителя может осуществляться двумя способами:

• За счет теплового расширения горячей воды. Для этого необходим разгонный стояк. По такой схеме проектируется открытая система отопления с естественной циркуляцией;
• Установка насосного оборудования. Оно позволяет увеличить скорость движения теплоносителя. Насос в открытой системе отопления необходим, если общая протяженность магистралей превышает 25 м.

Кроме этого необходимо уменьшить показатель трения воды при ее прохождении через трубы. Для этого диаметр последних должен составлять не менее 30 мм. В противном случае будет возрастать гидравлическое сопротивление, что уменьшит естественную циркуляцию.

Определяющим компонентом в схеме является котел для открытой системы отопления. Важно не только правильно подобрать конструкцию и принцип работы прибора, но и соблюсти все правила установки.

Несмотря на то что себестоимость схемы открытой системы отопления с насосом будет значительно ниже, чем у аналогичной закрытой системы – монтаж первой отличается сложностью. Это обязательно нужно учитывать при проектировании теплоснабжения.

Выбор схемы открытого теплоснабжения

На первом этапе проектирования важно правильно подобрать схему открытой системы отопления с насосом. Она зависит от параметров дома, требуемого теплового режима работы теплоснабжения и финансовых возможностей.

Рассмотрим основные параметры, которые напрямую будут влиять на выбор и дальнейший расчет открытой системы отопления:

• Общая площадь отапливаемых помещений. Если эта характеристика меньше 60 м² – можно устанавливать гравитационную систему;
• Этажность дома и высота потолков. Для гравитационной системы обязательным условием является наличие разгонного стока. Без него может появиться воздух в открытой системе отопления и ухудшится циркуляция;
• Расчетный тепловой режим работы. Для низкотемпературного применяется открытая система отопления с циркуляционным насосом. В противном случае небольшое расширение воды не создаст необходимую циркуляцию.

Только после тщательного анализа этих показателей, а также расчета тепловых потерь в доме можно решить – поставить отопление открытого типа с насосом или без него.

Лучше всего вычислять тепловые потери здания с помощью специализированных программ. Их демо-версии распространяются бесплатно.

Гравитационная отопительная система

Главным отличием гравитационной от остальных является полное отсутствие каких-либо механизмов для принудительного движения жидкости по трубам. Т.е. это процесс осуществляется только за счет температурного расширения горячей воды.

Для корректной работы теплоснабжения в обязательном порядке устанавливается разгонный стояк. Он монтируется непосредственно после котла и располагается вертикально. Его высота должна быть не менее 3,5 м. Если это условие не выполнить – то нагретая жидкость, идущая от котла для открытой системы отопления, не будет иметь достаточной скорости.

Помимо этого фактора необходимо учитывать такую специфику организации открытой системы отопления с естественной циркуляцией:

• Обязательный уклон труб. Подающая магистраль от стояка должна быть наклонена в сторону отопительных приборов. Обратная – к котлу. Уровень наклона – 1 см на каждый метр;
• Котел располагается в самой низкой точке схемы;
• Для нормальной работы нужны расширительные баки открытого типа для систем отопления. Они также монтируются для схем с принудительной циркуляцией.

Устанавливать электрокотел для открытой системы отопления гравитационного типа не рекомендуется. Так же, как и газовый аналог. Это объясняется высокой вероятностью появления воздушных пробок, которые могут привести к перегреву теплообменника.

Для увеличения эффективности работы в открытой схеме отопления с естественной циркуляцией диаметр трубы разгонного стояка должен быть на 1 размер меньше, чем сечение основной магистрали.

Принудительная циркуляция в отоплении

В последнее время владельцы частных домов и дач модернизируют отопительную систему, устанавливая всего лишь один компонент – насос. Он предназначен для улучшения циркуляции теплоносителя.

В целом обустройство открытой системы отопления с циркуляционным насосом ничем не отличается от вышеописанного. Важно правильно выбрать место установки насоса. Он монтируется на обратной трубе перед ее входом в котел отопления. Оптимальное расстояние должно составлять 1,5 м.

Для этой схемы открытого отопления необходимо учитывать следующие моменты:

• Насос устанавливается на байпасе. Это необходимо для обеспечения циркуляции воды в случае его поломки или отключения электричества;
• Обязательно монтируется обратный клапан. Он предотвратит появление эффекта обратной циркуляции;
• Во время монтажа учитывается направление движения теплоносителя.

Преимущество использования схемы отопления открытого типа с насосом заключается в уменьшении инертности системы. Из-за увеличения циркуляции батареи и радиаторы будут нагреваться быстрее.

Для открытой схемы отопления с циркуляционным насосом следует рассчитать его параметры – напор и производительность.

Комплектация открытой системы отопления

Помимо насоса в открытой системе отопления следует подобрать и другие компоненты. От правильности выбора будет зависеть работоспособность и эффективность всей схемы теплоснабжения.

Для правильного расчета открытой системы отопления в первую очередь вычисляется ее номинальная мощность. Если теплоизоляция здания хорошая – можно взять соотношение, что на 10 м² площади потребуется 1 кВт тепловой энергии. Для более точного расчета рекомендуется воспользоваться специальными программами. С их помощью можно составить корректную схему открытого теплоснабжения, вычислить оптимальные характеристики ее компонентов.

Для минимальной комплектации отопительной системы понадобятся такие элементы:

• Котел;
• Расширительный бак;
• Трубопроводы;
• Радиаторы и батареи.

Требования к последним двум невысокие. Чаще всего для обустройства теплоснабжения применяют полимерные трубы. Но специалисты рекомендуют для разгонного стояка использовать стальную трубу. Это объясняется высокой температурой в этой части системы отопления открытого типа для частного дома.

Практически все модели полимерных труб рассчитаны на температурное воздействие не выше +90°. Это следует учитывать при комплектации системы.

Выбор котла для открытого отопления

В первую очередь необходимо предупредить, что установка газовых и электрокотлов для открытой системы отопления запрещена. Нередко в системе образуются воздушные пробки, которые негативно повлияют на работу оборудования и могут привести к аварийным ситуациям. Поэтому единственной альтернативой остаются твердотопливные модели или котлы, работающие на дизельном топливе.

Установка котла должна выполняться согласно всем требованиям. Он располагается в отдельном помещении, где нельзя хранить топливо. Котельная должна иметь принудительную циркуляцию воздуха. Для оптимизации работы оборудования рекомендуется установка сэндвич-дымоходов.

Помимо этих факторов существуют специфические требования для нормальной адаптации котла открытой системы теплоснабжения:

• Нельзя устанавливать котлы длительного горения. Они рассчитаны для низкотемпературного режима работы системы. В таком случае расширение теплоносителя будет недостаточно для циркуляции;
• Если в системе не установлена насосная группа – необходим отдельный монтаж обратного клапана;
• Котел в системе теплоснабжения открытого типа для частного дома должен располагаться в самой низкой точке схемы.

Если в комплектацию оборудования не входит температурный датчик – его следует установить отдельно. Для точности измерения он монтируется на подающей трубе непосредственно после котла.

Для удаления воздуха в открытой системе отопления установка воздухоотводчика не поможет решить проблему. Он работает только если давление в системе превышает атмосферное.

Модели расширительных баков для открытой системы

Для компенсации теплового расширения теплоносителя и своевременного контроля его уровня необходим монтаж расширительного бака для открытого отопления. Он располагается в самой высокой точке системы и может выполнять сразу несколько функций.

Сначала выполняется расчет оптимального объема расширительного бака открытого типа для систем отопления. Он должен составлять как минимум 5% от количества теплоносителя в системе. В стандартной конструкции есть 3 патрубка, которые выполняют следующие функции:

• Входящий патрубок. С его помощью происходит подключение расширительного бака к открытой системе отопления. Обычно его диаметр на 1 размер меньше, чем у разгонного стояка, к которому выполняется монтаж. Поэтому необходим переходник;
• Труба циркуляции. Через нее горячая вода поступает дальше по магистрали;
• Сигнальный патрубок. Необходим для оповещения о критическом снижении уровня теплоносителя. При открытии крана из него не идет вода – следует дополнить систему.

Дополнительно можно модернизировать расширительный бак для открытого теплоснабжения. В некоторых случаях он может выполнять функцию узла подпитки. Для этого необходим дополнительный патрубок, который подключается к водопроводу. При критическом снижении объема горячей воды можно оперативно дополнить систему, открыв запорную арматуру.

Существует несколько схем монтажа расширительного бака. Для теплоснабжения открытого типа с насосом он может монтироваться на дальнем стояке. Такой вариант применяется редко, так как эффективность подобной схемы крайне низка. Чаще всего расширительный бак устанавливается на ближнем стояке для своевременного контроля состояния отопления.

Запрещено использовать полимерные материалы для изготовления расширительного бака. Для этого лучше всего подойдет сталь.

Монтаж открытого отопления своими руками

После корректного расчета открытой системы теплоснабжения и подбора всех компонентов можно приступать к монтажу. Предварительно рекомендуется составить схему расположения всех элементов с их техническими характеристиками.

Сначала определяемся со схемой разводки труб. Она может быть следующих типов:

• Однотрубная. В ней приборы подключаются к системе последовательно. Достоинства – простой монтаж, минимум расходных материалов. Недостатки – быстрое остывание теплоносителя;
• Двухтрубная. Для отвода остывшей воды монтируется обратная магистраль. Таким образом можно оптимизировать тепловое распределение по всей системе.

В любом случае необходим монтаж расширительного бака открытого типа для систем теплоснабжения. Для разветвления трубопроводов устанавливаются тройники. Коллекторные схемы для открытой системы отопления с насосом не применяются.

Работы лучше всего осуществлять в летний период. Установка трубопроводов требует особого внимания, так как в обязательном порядке необходимо соблюдать угол наклона. При недостаточном значении этого параметра возможно значительное ухудшение циркуляции горячей воды.

В видеоматериале можно ознакомиться со спецификой работы отопления при естественной и принудительной циркуляции:

Схема открытой системы отопления

Простота сборки, эффективность работы – основные показатели, которыми обладает открытая система отопления. Рассмотрим особенности, преимущества и недостатки схемы. Хозяину пригодится обзор основных и вспомогательных элементов конструкции для обеспечения бесперебойной и длительной эксплуатации.

Что такое открытая система отопления

Открытой магистраль называется по типу расширительного бака – это емкость без крышки, которая монтируется в самой верхней точке конструкции. Классическая схема открытой системы отопления отличается от герметичной параметрами давления в магистрали. Давление всегда равно тому, которое поддерживается атмосферой.

Поэтому для обустройства конструкции нужно намного меньше комплектующих, расчеты проще. Движение теплоносителя может быть гравитационным самотечным и принудительным. Первое обеспечивается физическими свойствами расширения воды при нагревании, второе – насосным оборудованием.

Принцип работы, преимущества и недостатки

Чтобы компенсировать повышение объема при расширении нагретой воды, в верхней точке конструкции устанавливается бак с достаточным свободным объемом для компенсации увеличения количества жидкости. Поскольку бак открытый, то он выполняет функции воздухоотводика – скопления газов в трубах выходят естественным путем. Необходимо поддерживать определенный слой носителя в баке, чтобы воздух не попал в магистраль отопления, в этом случае образуются воздушные пробки.

Принцип работы простой – вода нагревается, поступает по трубам в контур отопления, прогревает радиаторы и возвращается обратно в котел для последующего подогрева. При снижении температуры носителя, давление бака обеспечивает проталкивание воды по системе, благодаря чему и поддерживается циркуляция.

К достоинствам схемы относят:

• Надежность. Если все расчеты проведены правильно, бак установлен с оптимальным объемом, то ничего сломаться тут попросту не может. Конструкция предельно проста и главное, нужно следить за объемом теплоносителя, то есть доливать воду в бак.
• При выборе самотечной схемы не будет шума от насоса. Но нужно обеспечить требуемый уклон трубопровода.
• Быстрый пуск, остановка магистрали.
• Самотечные схемы считаются автономными и не зависят от электроснабжения.

Самое важное при формировании – подобрать элементы конструкции для обеспечения и поддержания оптимальной мощности подачи теплоносителя. Конструкция проста по размещению, формированию и сделать ее сможет домашний мастер без особого опыта.

К недостаткам относятся:

• открытый бак повышает риск попадания кислорода в теплоноситель, что может привести к коррозии трубопроводов;
• риск промерзания теплоносителя;
• длительный период нагрева системы после включения в работу;
• необходимость контроля уровня носителя в баке;
• невозможность использования антифриза – испарения вещества предстают ядовитыми.

Также нужно знать, что система отопления открытого типа требует правильного размещения приборов – котел отопления в самой нижней точке схемы, расширительный бак – в самой высокой.

Комплектация открытой системы

Конструктивно магистраль состоит из основных и вспомогательных узлов – котла, циркуляционного насоса, расширительного бака, трубопроводов, батарей. Стоит рассмотреть все элементы подробнее.

Котел

Чтобы отопление открытого типа работало бесперебойно, нужно подобрать правильную мощность котла.

Недостаток показателя обернется плохой циркуляцией теплоносителя, избыток – увеличением расходов, а также:

• образованием конденсата в дымоходе;
• снижением срока эксплуатации элементов системы;
• неэффективностью работы котла, который не рассчитан на работу при сниженных нагрузках;
• отказом автоматики.

Расчет мощности производится по сложной формуле, но можно обойтись стандартом – на 10 м2 площади требуется 1 кВт мощности, плюс 15-30% запаса. Таким образом расчет производится довольно быстро. Помощь оказывают и производители оборудования, выкладывая на своих сайтах бесплатные калькуляторы расчета с учетом всех особенностей дома – утепления, схемы разводки, количества радиаторов и прочего.

Циркуляционный насос

Несмотря на то, что самотечная конструкция пользуется спросом, открытая система отопления с циркуляционным насосом отличается большей эффективностью, поэтому для строений площади от 50 м2 следует предусмотреть наличие этого агрегата. Установка прибора снижает эксплуатационные расходы, а потребление электричества не больше, чем у обычной лампы накаливания.

Подбирается насос не только по диаметру, но и производительности, мощности создаваемого напора жидкости. Все параметры указываются в техническом паспорте и дополнительных рекомендациях от производителя, потому инструкцию читать обязательно.

Расширительный бак

Мастеру с минимальными навыками сварки не составит труда сделать резервуар собственными руками. Важно учесть общий объем теплоносителя и сделать бачок с запасом пространства на расширение воды (примерно +10% к общему объему). При изготовлении бака следует отдать предпочтение металлу, стойкому к процессам коррозии.

Радиаторы отопления

Батареи – обязательный элемент конструкции, передающий энергию теплоносителя воздуху в комнате.

Различаются радиаторы по материалу изготовления:

• Чугунные радиаторы. Прочные, стойкие к коррозии, дорогие приборы длительного срока эксплуатации. Большая масса и высокая инертность агрегатов – плюс для открытой системы отопления.
• Стальные приборы отличаются легкой массой, но подвержены коррозии. Выбирать следует приборы с антикоррозийным покрытием, которые отличаются сниженной теплопроводностью. Иначе расходы на отопление значительно возрастут.
• Алюминиевые батареи считаются оптимальным выбором. Легкие и прочные приборы обладают хорошей теплоотдачей, теплоемкостью. Монтаж отличается простотой.

• Биметаллические батареи – лидер по сочетанию качеств и оптимальной стоимости. Недостатков нет, но лучше такие приборы применять в системах с постоянным высоким давлением. При выборе самотечной схемы установка биметаллических радиаторов нецелесообразна.

Трубы открытой системы отопления

Выбор элементов магистрали производится с учетом диаметра, схемы разводки и материала изготовления деталей, в частности:

• металлические трубы тяжелы в монтаже, стоят дорого и не применяются в системах автономного отопления;
• медные отличаются предельно длительным сроком эксплуатации, выдерживают любые нагрузки, но стоят дорого;
• металлопластиковые – оптимальный вариант, но придется регулярно проверять прочность соединений, подтягивать стыки для снижения риска протечек;
• трубы из сшитого полиэтилена хорошо подходят для формирования тепловой системы, а простая сборка на фитинги облегчает монтаж, однако выбор затруднен большим количеством «кустарной» продукции, не отвечающей требованиям безопасности и практичности;
• полипропиленовые элементы считаются лучшими, такая магистраль проста в монтаже, служит долго и не требует особого ухода.

Важно! Чтобы получить качественное водяное отопление открытого типа с насосом, следует выбрать армированные полипропиленовые трубы. Аппарат для пайки стыков стоит дорого, но можно взять в аренду. Стекловолоконное армирование труб лучше алюминиевого.

Схемы разводки открытой системы

Различается схема разводки с насосом и самотечная. Выбор определяется с учетом следующих нюансов:

• Общая площадь жилых и нежилых помещений, которые нужно отапливать. Если показатель больше 50-60 м2, то без принудительной циркуляции не обойтись.
• Количество этажей в доме, высота потолков. Для самотечной схемы важный элемент – наличие разгонного стояка, без него в системе появляется воздух, поэтому при низких потолках и высоте дома более 2-х этажей следует монтировать циркуляционный насос.
• Расчет теплового режима работы. При низкотемпературном режиме следует отдать предпочтение принудительной циркуляции теплоносителя, так как малое расширение воды не обеспечит необходимого давления в теплосистеме.

Далее определяется схема, которая может быть одно-, двухтрубной. Рассмотрим обе схемы подробно:

• Однотрубная открытая система отопления с принудительной циркуляцией – это схема, которая предусматривает наличие одного трубопровода, выходящего и входящего в котел. Приборы подключаются последовательно, материалов уходит немного. Минус – снижение температуры носителя, то есть до крайнего радиатора в схеме вода будет доходить уже холодной. Выход – обустройство однотрубной системы в домах с небольшой площадью, до 50-60 м2.
• Двухтрубная схема потребует большего расхода материалов, так как от котла отходят две магистрали – 1 на подачу теплоносителя, 2 на возврат. Расходы оправданы подачей теплоносителя нужной температуры к каждому радиатору, возможностью регулировать интенсивность нагрева батарей и проведением ремонта без отключения всей тепловой системы.

Коллекторная разводка считается сложной в монтаже, но применяется довольно часто. Выглядит конструкция как подача тепла и отвод обратки для каждого радиатора или группы батарей. Схема пригодится при формировании системы отопления в доме с большим количеством батарей, необходимости подвести обогрев к отдаленным помещениям (флигелю, крылу дома). Минусы – большой расход материалов, а также значительные затраты на энергию, поэтому в открытых системах коллекторная разводка практически не применяется.

Особенности монтажа системы

Значение имеет обеспечение оптимальной скорости тока теплоносителя, то есть его циркуляции. Если нет насоса, хозяину следует уложить магистрали трубопроводов с определенным наклоном. Стандартом считается 10 мм перепада на каждый метр магистрали, но мастера выкладывают уклон до 30 мм, чтобы циркуляция была постоянной.

Важно! Уклон рекомендуется делать даже в системах с насосом, это гарантирует поддержание работы отопительной конструкции при отсутствии электричества, когда насос не работает.

Также следует просчитать диаметр труб, максимальный показатель должен быть на трубах от котла к расширительному баку, затем идет постепенное снижение диаметра так, чтобы распределение потоков жидкости, давления по точкам теплообмена было равномерным.

Принудительная циркуляция

Открытая система отопления с насосом – энергозависимая схема, в которой теплоноситель циркулирует более равномерно и быстро. Важно выбрать точку монтажа оборудования, как правило, это труба обратного тока перед входом в бойлер. Оптимальное расстояние – 1,5 метра до бойлера. Лучше всего купить не насос, а комплект – байпас, где есть уже сам насос, фильтр и отсекающие краны – это упростит монтаж оборудования.

Важно! Монтаж насоса производится с учетом движения теплоносителя.

Гравитационная схема

Это система, в которой нет приборов для принудительной циркуляции, ток воды обеспечивается естественными физическими причинами и осуществляется за счет повышенного давления при нагревании теплоносителя. Монтаж рекомендуется с наличием разгонного стояка высотой не менее 3,5 метров – если стояка нет, теплоноситель не набирает скорости и циркуляция будет замедлена.

Для обеспечения нормальной функциональности системы диаметр трубы для разгонного стояка подбирается на 1 размер меньше сечения основной магистрали.

Также учитываются следующие нюансы:

• Монтаж труб с уклоном в сторону приборов отопления.
• Котел должен располагаться в самой нижней точке схемы. Лучше всего поставить котел в подвале, затем вывести стояк разгона и после него оборудовать магистрали подачи теплоносителя.
• Расширительный бак размещается на чердаке или под потолком – это должна быть самая высокая точка схемы.

На заметку! Электрический или газовый котел для открытой системы отопления не рекомендуется. Велик риск появления воздушных пробок, которые приведут к перегреву теплообменника. Проще выбрать твердотопливный котел или работающий на жидком топливе.