Открытая система отопления: принципиальные схемы и особенности обустройства

Принцип работы водяного отопления

Система представляет собой замкнутый контур, в котором теплоноситель циркулирует по трубам от котла к радиаторам.

Остывая, вода вновь поступает к котлу, и цикл повторяется многократно.

В качестве теплоносителя чаще используют воду, реже — антифриз. Первый вариант выгоднее, а второй — безопаснее, так как системы не размерзнутся в суровые зимы.

Работу отопления регулируют дополнительные приборы, к которым относятся расширительный бак, манометры, предохранительные клапаны, запорная арматура.

Для создания замкнутой цепи используют трубопроводы

При выборе труб необходимо обратить внимание на материал изготовления. Популярные варианты — оцинкованная или нержавеющая сталь, медь, полимеры

Справка! Чаще выбирают металлопластиковые трубы. Изделия прочны, не подвержены коррозии, долговечны. Внутренние стенки таких трубопроводов гладкие, не зарастают окалиной и накипью, благодаря чему не теряют своих свойств с течением времени.

Естественная и принудительная циркуляция воды

Циркуляция воды обеспечивается за счёт естественных гравитационных процессов или специальных насосов (принудительная циркуляция).

Гравитационные системы выгодны в обустройстве и эксплуатации.

Для него не требуется дополнительное оборудование, а при работе нет шума. Нагретая вода поднимается вверх и распределяется по радиаторам, а остывшая опускается и поступает к котлу.

Движение теплоносителя не зависит от подачи энергии, поэтому в периоды отключения электричества дом остаётся тёплым.

Чтобы спроектировать и смонтировать систему с естественной циркуляцией воды, не требуется особых навыков. Достаточно продумать схему и выдержать необходимые уклоны.

Такое отопление способно бесперебойно работать в течение 30–35 лет. Максимум, что может потребоваться — мелкий ремонт.

Важно! У отопления с естественной циркуляцией воды есть существенный минус: система эффективна, если обустроена двухтрубная система. Когда контур один — радиаторы неравномерно прогреваются и каждый последующий холоднее предыдущего

При экономии на оборудовании приходится переплачивать за трубы и комплектующие.

Для принудительной циркуляции теплоносителя устанавливают насосы.

Такие системы более эффективны потому, что горячая вода быстро поступает к радиаторам, не успевая остыть в трубопроводе.

Отопление отлично работает, независимо от того, какая схема выбрана — одно- или двухтрубная. Однако при отключении электропитания обогрев прекращается, а дом быстро остывает.

Компромиссный вариант — продуманная схема, предусматривающая естественную и принудительную циркуляцию одновременно. При отключении электроэнергии отопление просто переключают в гравитационный режим в обход насоса.

Одно- и двухтрубная, коллекторная разводка

В зависимости от специфики движения теплоносителя и принципа работы различают однотрубную, двухтрубную, коллекторную систему. Каждая из схем имеет свои преимущества:

Однотрубная. Это стандартная схема, в которой сопротивление системы возрастает по мере удаления от котла, что ведёт к неравномерному прогреву радиаторов. Чтобы решить проблему, используют балансировочную арматуру.

Фото 2. Однотрубная схема отопительной системы с котлом, радиаторами, расширительным баком, циркуляционным насосом.

• Двухтрубная. Схема предусматривает две трубы — подающую и обратную. Теплоноситель от котла подаётся ко всем радиаторам в цепи, благодаря чему они равномерно прогреваются. Двухтрубная разводка удобна, практична, но металлоёмкая, поэтому требует серьёзных затрат на обустройство.
• Коллекторная (лучевая). Это идеальный вариант с точки зрения эксплуатационных характеристик и гидравлической стабильности. Для регулировки технологии работы радиаторов устанавливают шкаф, где размещают коллекторы, всю запорную, балансировочную арматуру. При необходимости отключается один или несколько радиаторов без ущерба для остальных приборов.

Модернизация системы циркуляции

Мгновенный доступ к горячей воде в циркуляционной системе возможен только при условии ее постоянного подогрева, что, безусловно связано с определенными энергозатратами. Однако эти затраты меньше, чем в случае, когда мы просто спускаем остывшую воду в канализацию. Тем не менее, есть возможность сделать циркуляционную систему еще более экономичной.

В последнее время специалисты стали использовать для оптимизации работы ГВС с циркуляцией новые термостатические балансировочные клапаны
(фото справа), которые калибруют проток такого сечения, которое будет обеспечивать минимальную циркуляцию воды, но при сохранении заданной температуре в контуре. Когда вода остывает, клапан увеличивает пропускную способность. Если же температура увеличивается выше заданного уровня, то клапан прикрывается, обеспечивая, таким образом, оптимальный режим циркуляции.

Такие клапаны позволяют задавать температуру воды в системе в пределах 40-60°С. Раньше для этого использовались дроссельные фланцы либо регулировочные клапаны с предварительной настройкой. Данные устройства не являются автоматическими и поэтому требуют регулярной настройки. Новые термостатические клапаны сами определяют необходимое распределение воды в зависимости от сложившихся условий, например, при активном разборе води из нескольких кранов. Это дает возможность обеспечить оптимальное распределение воды и несколько снизить энергозатраты. К тому же термостатические клапаны позволяют поддерживать разную температуру воды в контурах. Так, с их помощью можно сделать так, чтобы на кухню поступала более горячая вода, чем ванную, куда нет необходимости подавать воду горячее 45°С.

ГВС с циркуляцией и термостатическим клапаном
. Простой циркуляционный контур с термостатическим клапаном нового поколения состоит из источника горячей воды (бойлер, накопительный водонагреватель), циркуляционного насоса, термостатического клапана, труб и точек водоразбора. Горячая вода из бойлера поступает в циркуляционный контур. Термостатический клапан устанавливают на обратной трубе после последней точки водоразбора, но перед циркуляционным насосом, который размещен непосредственно перед входом «обратки» в бойлер. Если система состоит из нескольких контуров горячей воды, то они подключаются параллельно, т.е. отходят от подающей трубы и возвращаются через термостатические клапаны в общую обратную трубу, которая, проходя циркуляционный насос, подключается к бойлеру.

Поддержание оптимальной температуры в циркуляционных контурах может быть обеспечено также и циркуляционными насосами, работой которых управляет термостат. Когда температура воды в циркуляционном контуре выходит на заданный уровень, термостат отключает насос, и включает его, когда температура воды упадет на несколько градусов.

Управление насосом может осуществляться и программируемым таймером, причем данная схема встречается довольно часто. Ее преимущество в том, что циркуляция в контуре ГВС происходит только в период ее использования. Например, насос может отключаться на ночь, когда все в доме спят. Однако такой вариант есть смысл выбирать, если семья живет по определенному сложившемуся режиму, что, впрочем, нередкость. Экономия энергии в данном случае наивысшая. Обычно системы с таймером также позволяют осуществлять управление насосом в ручном режиме. Например, если в какой-то праздник горячая вода будет использоваться ночью, то достаточно включить насос и циркуляция будет проходить в непрерывном режиме.

Ручное управление насосом в принципе весьма надежно, но есть неудобства, поскольку приходится заранее включать насос, а потом не забывать отключать его. Рекомендуется при ручном управлении дополнительно оснащать выключатель насоса еще и таймером отключения. Однако и в таком случае нередко будут возникать ситуации, когда кто-то из жильцов забывает включить насос и спускает всю воду из труб.

Выбор варианта дозаправки

Для пополнения запаса теплоносителя используется несколько методов:

1. Ручная подпитка – самый дешевый и универсальный вариант, подходящий для всех типов разводок.
2. Автоматическое пополнение из водопровода практикуется только в системах, работающих под давлением.
3. Для заправки закрытой сети незамерзающим теплоносителем тоже применяется ручной опрессовочный насос. Устройство автоматизированной схемы с электрической насосной станцией, подключенной к емкости с антифризом, практикуется в промышленных котельных.

В домашних условиях антифриз подкачивают в тепловую сеть с помощью опрессовочного насоса

Принцип действия автоматического подпиточного узла основан на срабатывании редукционного клапана, реагирующего на снижение давления в теплосети. Когда оно падает ниже установленного значения, клапанный механизм открывается и запускает воду из магистрали. Аналогичным образом действует насосная станция, закачивающая антифриз из отдельного бака.

Узел с редуктором (слева) и станцией, качающей теплоноситель из бака (справа)

Возьмем на себя смелость рекомендовать использование ручной схемы подпитки. Причины:

1. Узел состоит из 2—3 недорогих элементов и никогда не включится без ведома домовладельца.
2. Как бы надежно и качественно ни была смонтирована тепловая сеть, вероятность протечки и срабатывания клапана существует.
3. Ситуация: прорыв трубы, длительное вытекание теплоносителя в отсутствие хозяев. Полностью автономная «умная» подпитка зальет весь дом, испортит напольное покрытие и дорогостоящий ремонт.
4. Представьте идентичную ситуацию в многоквартирном доме — утечка из индивидуальной системы и включение автоматизированного пополнения затопит соседей снизу.
5. Под седлом клапана накопится мельчайший песок и элемент со временем потеряет герметичность. Под давлением со стороны водопровода 4—7 бар начнется самопроизвольная подпитка. Самый безобидный сценарий – сброс лишнего теплоносителя через предохранитель на группе безопасности котла.

Чем ликвидировать последствия описанных неприятностей, лучше выделить толику времени для личного контроля над своим отоплением. Обнаружив признаки потери теплоносителя, вы самостоятельно примете решение – подпитывать систему сразу, искать протечку либо производить ремонт. Негативный пример использования подобной автоматики смотрите на видео нашего эксперта:

Watch this video on YouTube

Когда циркуляция в контуре ГВС необходима?

Централизованный нагрев воды — это оптимальный способ обеспечения ГВС в больших домах. Система в таком случае обязательно должна включать в себя накопительный водонагреватель либо бойлер косвенного нагрева, используемый в паре с одноконтурным котлом. Это необходимо для того, чтобы потребителям постоянно был доступно определенное количество горячей воды. Емкость бойлера определяется предполагаемым расходом воды. До заданной температуры вода в бойлере нагревается встроенным ТЭНом либо от теплообменника, подключенного к котлу. Когда горячая вода не востребована, система находится в режиме ожидания. Но при открывании крана горячей воды система включается, предоставляя сразу достаточное ее количество. Объемы бойлеров могут быть от нескольких десятков до нескольких сотен литров. При этом в отличие от проточных водонагревателей, величина протока не ограничивается.

Однако система централизованного ГВС тоже имеет свои недостатки, хотя объективно является лучше других. Дело в том, что трубы, которыми подключены точки водоразбора к бойлеру, имеют, как правило, большую протяженность, и вода в них будет остывать, если долго ей не пользоваться. Потребитель, таким образом, оказывается в ситуации, когда при открытии горячей воды какое-то время из крана течет еле теплая или холодная вода. Время ожидания зависит от протяженности труб и может длиться до 30 секунд. Это слишком долго и к тому же расточительно. Причем речь идет не о потере нескольких десятков литров холодной воды, а о потере воды предварительно нагретой. В этом случае помочь может только циркуляция воды в контуре ГВС.

Двухконтурные котлы и колонки, а также электрические проточные водонагреватели тоже могут работать в системах централизованного горячего водоснабжения дома, но не способны делать это экономично и комфортно для потребителя. Их целесообразно использовать в маленьких коттеджах, где точек водоразбора немного и все они сконцентрированы возле водонагревателя. Однако и в таком случае, одновременно лучше пользоваться только одним краном, а не несколькими.

Таблица с температурным графиком

Режим работы котлов зависит от погоды окружающей среды.

Если брать различные объекты, например, заводское помещение, многоэтажный и частный дом, все будут иметь индивидуальную тепловую диаграмму.

В таблице мы покажем температурную схему зависимости жилых домов от наружного воздуха: