Як влаштована система опалення відкритого типу – схема опалювальної системи

Зміст:

З чого складається система та як вона працює
Особливості облаштування та експлуатації
Схеми відкритих систем опалення
Гравітаційна циркуляція
Системи зі штучним спонуканням руху теплоносія
Розводка труб в системі теплопостачання
Однотрубні та двотрубні системи опалення
Способи подачі теплоносія
Магістральні стояки
Монтаж системи теплопостачання з природною циркуляцією
Необхідні розрахунки
Комплектація системи
Послідовність дій при самостійному монтажі системи
Правила вибору насоса
Врізка насоса в опалювальний контур

Популярність системи опалення відкритого типу обумовлена простою установкою, прийнятною вартістю і високою ефективністю. Крім того, зрозумівши принцип роботи, вивчивши її комплектацію і правила монтажу, можна самостійно виконати систему обігріву у своєму будинку.

Важливою умовою є складання схеми опалення та чітке виконання технологічних норм і вимог щодо вибору і з'єднанню елементів системи.

З чого складається система та як вона працює

Щоб тепло надходило від котельні до приладів опалення, у водяній системі використовується посередник – рідина. Теплоносій такого типу переміщається по трубопроводу і нагріває приміщення в будинку, причому всі вони можуть мати різну площу. Цей фактор робить популярною таку систему опалення.

Рух теплоносія може здійснюватись природним шляхом, коли в основі циркуляції лежать принципи термодинаміки. Завдяки різній щільності холодної та нагрітої води та нахилу трубопроводу вода рухається по системі.

Одним з важливих елементів системи опалення є відкритий розширювальний бачок, сюди надходить зайва нагріта рідина. Саме цей елемент стабілізує тиск теплоносія. Головна умова – бак слід розташовувати у найвищій точці опалювальної системи.

Відкрите теплопостачання функціонує за наступною схемою:

• В котлі нагрівається вода та подається до приладів опалення в кожне приміщення будинку.
• На зворотному шляху зайва рідина йде в розширювальний бак відкритого типу, її температура знижується, і вода повертається назад в котел.

Система опалення однотрубного типу передбачає використання однієї магістралі для подачі та зворотки. Двотрубні системи мають незалежну подаючу й зворотну трубу. При бажанні самостійно монтувати залежну систему опалення краще вибрати однотрубну схему, вона більш проста, доступна та має елементарну конструкцію.

Однотрубне теплопостачання складається з наступних елементів:

• Котел опалення.
• Батареї або радіатори.
• Розширювальний бачок.
• Труби.

Спрощена схема передбачає використання замість радіаторів труби перерізом 80-100 мм, але слід враховувати, що така система менш ефективна в експлуатації.

Двотрубна відкрита система опалення з насосом більш витратна в матеріальному плані та характеризується складним монтажем. Проте в цьому випадку практично усуваються всі недоліки однотрубної системи, що дозволяє компенсувати витрати та складність пристрою. Всі прилади опалення отримують теплоносій з однаковою температурою, при цьому охолоджена рідина направляється в зворотку.

Особливості облаштування та експлуатації

Якщо вибір зроблено на користь опалення з насосом і розширювальним баком, то при облаштуванні теплопостачання в будинку слід враховувати деякі її особливості.

• Щоб теплоносій нормально циркулював, котел слід розташувати у найнижчій точці системи, а розширювальний бак – у найвищій точці.
• Найкраще помістити розширювальний резервуар на горищі будинку. Якщо це приміщення не опалюється, то ємність і стояк вимагають хорошої теплоізоляції в холодну пору року.
• Система повинна мати мінімальну кількість поворотів, з'єднань і фасонних елементів.
• Через повільну циркуляцію теплоносія в системі не можна допускати сильного нагрівання. Кипіння води значно знижує термін експлуатації приладів опалення і труб.

• Якщо в зимовий час не планується експлуатація опалювальної системи, то рідину в обов'язковому порядку зливають. Це допоможе уникнути руйнування труб, батарей і котла.
• Важливо постійно стежити за рівнем води в розширювальному бачку, за необхідності додавати рідину. Недотримання цього правила призведе до утворення повітряних пробок, отже, прилади опалення будуть працювати менш ефективно.
• Оптимальний варіант теплоносія – вода, оскільки антифриз характеризується високою токсичністю, що робить неможливим його використання у відкритих опалювальних системах. Такий варіант допускається застосовувати, якщо немає можливості зливати теплоносій взимку.

При складанні опалювальної системи, включаючи схему опалення гаража з циркуляційним насосом, важливо правильно розрахувати перетин труб і ступінь їх ухилу. Ці значення регламентуються БНіП 2.04.01-85. В системах, де теплоносій циркулює природним чином, труби мають більший перетин, ніж опалення з примусовою циркуляцією. При цьому в першому випадку довжина труб набагато менше. Що стосується ухилу, то його рекомендується робити в системах з природною циркуляцією рідини, при цьому регламентуючі документи встановлюють ухил 2-3 мм на один метр контуру (онлайн калькулятор ухилу системи опалення).

Схеми відкритих систем опалення

УВАГА!
Не робіть ПОМИЛОК у розрахунку!
Використовуйте будівельні калькулятори онлайн - розрахунок будівельних матеріалів та конструкцій для ремонту і будівництва швидко та точно.

В опалювальних системах відкритого типу теплоносій може циркулювати двома способами. У першому випадку рух здійснюється природним шляхом, його друга назва гравітаційна циркуляція. В опаленні відкритого типу з насосом додаткове обладнання змушує переміщатися рідину, такий варіант називають примусовим або штучним переміщенням. Вибирати той чи інший спосіб слід залежно від площі приміщення, кількості поверхів і теплового режиму.

Гравітаційна циркуляція

В системах, де теплоносій циркулює природним чином, немає механізмів, що сприяють переміщенню рідини. Процес здійснюється завдяки розширенню нагрітого теплоносія. Щоб схема такого типу ефективно працювала, встановлюють розгінний стояк заввишки 3,5 метра і більше.

Магістраль в системі опалення з природною циркуляцією рідини має деякі обмеження по довжині, зокрема вона не повинна перевищувати 30 метрів. Отже, таке теплопостачання може використовуватися в невеликих будовах, оптимальним варіантом у цьому випадку вважаються будинки, площа яких не перевищує 60 м2. Висота будинку і кількість поверхів також мають велике значення при монтажі розгінного стояка. Слід враховувати ще один фактор, що в системі опалення природного циркуляційного типу теплоносій повинен нагріватися до певної температури, при низькотемпературному режимі необхідний тиск не створюється.

Схема з гравітаційним рухом рідини має певні можливості.

• Поєднання з системами теплої підлоги. У цьому випадку на водяному контурі, що веде до нагрівальних елементів, встановлюють циркуляційний насос. В іншому функціонування здійснюється у звичайному режимі, не припиняється навіть при відсутності електропостачання.
• Робота з бойлером. Встановлення приладу здійснюється у верхній частині системи, але на більш низькому рівні, ніж розташований розширювальний бак. У деяких випадках на бойлер встановлюють насос, щоб він працював в безперебійному режимі. Однак варто розуміти, що в такій ситуації система стає примусовою, а це робить необхідним монтаж зворотного клапана для запобігання рециркуляції рідини.

Системи зі штучним спонуканням руху теплоносія

Схеми відкритої системи опалення з насосом в будь-якому випадку передбачають використання відповідного приладу. Це дозволяє збільшити швидкість переміщення рідини та скоротити час на обігрів будинку. Потік теплоносія в цьому випадку рухається зі швидкістю близько 0,7 м/с, тому тепловіддача стає більш ефективною і всі ділянки системи теплопостачання прогріваються однаково.

В процесі монтажу системи опалення відкритого типу з насосом слід враховувати декілька особливостей:

• Наявність вбудованого циркуляційного насоса вимагає підключення до системи електроживлення. Для безперебійної роботи при аварійному відключенні електрики насос рекомендується встановлювати на байпас.
• Насосне обладнання повинно стояти на зворотній трубі перед входом в котел, на відстані до 1,5 метрів від нього.
• Насос врізається в трубопровід з урахуванням напрямку руху теплоносія.

Встановлення насоса також має свої особливості, він розташовується на обвідній трубі між двома відсікаючими кранами. Якщо є електрика в мережі, необхідна для роботи насосного обладнання, то перекривають крани. У цьому випадку теплоносій проходить через обвідне коліно з циркуляційним насосом. За відсутності напруги відкривають вентилі, дозволяючи системі працювати в гравітаційному режимі.

Розводка труб в системі теплопостачання

Схема відкритої системи опалення з циркуляційним насосом повинна бути не тільки ефективною та економічною, вона повинна гармонійно вписуватися в інтер'єр приміщення, не знижуючи його естетичних характеристик. Для цієї мети використовуються різні розведення труб і розташування приладів опалення, вибір яких залежить від конструктивних особливостей приміщення і його площі.

Однотрубні та двотрубні системи опалення

У будь-якій системі теплопостачання вода нагрівається в котлі, потім надходить у прилади опалення, після чого по зворотній трубі повертається в котел. Однак такий рух теплоносія може здійснюватися різними способами.

Однотрубна система передбачає рух рідини по одній трубі великого діаметра, причому всі опалювальні прилади розташовуються на цій магістралі.

Однотрубна система опалення з природним рухом теплоносія має кілька переваг:

• Використання мінімальної кількості витратних матеріалів.
• Простий монтаж всіх елементів і їх з'єднання.
• Мінімальна кількість труб в приміщенні.

З недоліків такої схеми розводки труб слід звернути увагу на нерівномірний прогрів батарей. При віддаленні від газового котла для відкритої системи опалення батареї нагріваються менше, відповідно знижується їх тепловіддача.

Двотрубна система завойовує все більшу популярність. Завдяки тому, що прилади опалення з'єднані і з подаючою, і зі зворотною трубою, система утворює своєрідне замкнуте кільце.

Серед переваг такої схеми можна відзначити наступне:

• Рівномірне прогрівання всіх опалювальних приладів.
• Для кожного радіатора може встановлюватися підвищена температура.
• Висока надійність опалювальної системи.

З мінусів двотрубної системи опалення виділяється більш складне встановлення гілок комунікації всередині приміщення і значні вкладення коштів і праці.

Способи подачі теплоносія

Трубопровід, по якому подається гаряча рідина, можна розмістити кількома способами. Залежно від цього розводка ділиться на верхню і нижню.

Верхня розводка передбачає подачу гарячого теплоносія з основного стояка та розподіл за радіаторів через розвідні труби. Таку систему найкраще використовувати в приватних житлових будівлях і котеджах висотою в один або два поверхи.

Більш ефективною і практичною вважається опалювальна система з нижньою розводкою. У цьому разі подаюча і зворотна труба розташовуються поруч, причому теплоносій рухається знизу вгору. Гаряча вода проходить через опалювальні прилади та повертається в котел для відкритої системи опалення по зворотній трубі. Для запобігання скупченню повітря в системі опалення на кожен радіатор встановлюють кран Маєвського.

Магістральні стояки

В залежності від розташування магістральних стояків розведення може бути вертикальним або горизонтальним.

У першому випадку радіатори на кожному поверсі підключаються до вертикального стояка. Така система має свої особливості.

• Повітряні пробки не утворюються.
• Ефективний обігрів будівель заввишки в декілька поверхів.
• Можливість підключення радіаторів опалення на кожному поверсі.
• Більш складне встановлення теплолічильників у квартирах багатоповерхових будинків.

При горизонтальній розводці всі радіатори поверху підключаються до єдиного стояка. Головна перевага такої схеми полягає у використанні меншої кількості матеріалів для монтажу і відповідно - більш низької вартості системи.

Монтаж системи теплопостачання з природною циркуляцією

Облаштування опалювальної системи завжди починається з розробки проєкту, у випадку з самопливною системою проєктуванням повинен займатися фахівець-теплотехнік. У документах такого типу необхідно вказати вид опалювальної системи, спосіб підключення приладів опалення і їх кількість, вид циркуляції рідини, параметри обладнання і протяжність магістралі.

Необхідні розрахунки

Важливо правильно виконати гідравлічні розрахунки, на їх основі підбирається діаметр труби для опалення схеми відкритого типу з насосом.

Щоб розрахувати циркуляційний тиск, слід враховувати наступні параметри:

• Відстань від центральної осі котла до центру опалювального приладу. Чим більше це значення, тим стабільніше циркулює теплоносій.
• Тиск води на виході з котла та на вході в нього. Циркуляційний напір визначається різницею температури рідини.

Діаметр трубопроводу багато в чому залежить від матеріалу, з якого труби виготовлені. Сталеві труби для системи опалення повинні мати переріз не менше 5 см. Після розведення можна використовувати труби меншого діаметра, а ось розводка, навпаки, повинна розширюватися.

Параметри розширювального бачка також мають велике значення. Для ефективної роботи системи слід використовувати резервуар, об'єм якого становить близько 5% від об'єму всієї рідини в системі. Нехтування цим правилом може стати причиною розриву труб або вихлюпування надлишків води.

Комплектація системи

Опалення відкритого типу в приватному будинку вимагає встановлення котла, який працює на твердому паливі або мазуті. Річ у тому, що такий тип опалення характеризується періодичним утворенням повітряних пробок, які можуть стати причиною аварії при використанні електричних та газових котлів.

Розрахувати потужність котла опалення можна за стандартною схемою, згідно з якою для обігріву 10 м2 площі приміщення потрібно 1 кВт енергії плюс 10-30% в залежності від якості теплоізоляції.

В якості матеріалу для розширювального резервуара не варто використовувати полімери, оптимальним варіантом у цьому випадку буде сталь. Об'єм бака залежить від площі опалювального приміщення, приміром, у системі теплопостачання невеликої будівлі висотою в один поверх може використовуватися розширювальний бачок на 8-15 літрів.

Що стосується труб для схеми системи опалення з циркуляційним насосом, то в цьому випадку можуть використовуватися такі матеріали:

• Сталь. Для такого трубопроводу характерна висока теплопровідність і стійкість до високого тиску. Однак монтаж має деякі складнощі та вимагає використання зварювального обладнання.
• Поліпропілен. Така система відрізняється нескладним монтажем, міцністю і герметичністю, вона здатна витримувати температурні коливання. Поліпропіленові труби характеризуються бездоганною експлуатацією протягом чверті століття.
• Металопластик. Труби з цього матеріалу стійкі до корозії, на їх внутрішніх стінках не утворюються відкладення, що перешкоджають природному руху теплоносія. Однак вартість такої системи досить висока, а термін її експлуатації складає всього 15 років.
• Мідь. Трубопровід з міді вважається найдорожчим, але він чудово переносить високу температуру до +500 градусів і характеризується максимальною тепловіддачею.

Опалювальні прилади у відкритій системі теплопостачання повинні бути досить міцними, тому слід вибирати метали з подібними властивостями. Найбільшою популярністю користуються сталеві радіатори, що пояснюється оптимальним поєднанням зовнішнього виду моделей, їх ціни та теплової потужності.

Послідовність дій при самостійному монтажі системи

Облаштування опалювальної системи відкритого типу передбачає послідовне виконання наступних робіт:

• Встановлення опалювального котла. У залежності від габаритів, обладнання надійно і міцно фіксують на підлозі або закріплюють на стіні.
• Розводка труб. Трубопровід монтується згідно з раніше складеним проєктом та обраною схемою. На цьому етапі не можна забувати про рекомендований ухил по всьому контуру.
• Монтаж приладів опалення і їх підключення до спільного трубопроводу.
• Встановлення розширювального бачка та його теплоізоляція (при необхідності).
• З'єднання елементів системи.
• Тестовий запуск, в процесі якого виявляються місця нещільного з'єднання.
• Початок роботи опалювальної системи.

На виході з котла рекомендується встановити температурний датчик, за допомогою якого контролюється ефективність роботи системи теплопостачання відкритого типу.

ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМ З ПРИМУСОВОЮ ЦИРКУЛЯЦІЄЮ ТЕПЛОНОСІЯ

Для якісної та ефективної роботи примусової схеми системи опалення відкритого типу з насосом потрібен монтаж відповідного обладнання. При цьому необхідно правильно вибрати насос і місце для його встановлення.

Правила вибору насоса

Прилад вибирають за двома основними характеристиками: потужність і натиск. Ці параметри безпосередньо залежать від площі опалювальної будови. У більшості випадків для орієнтира беруть наступні значення:

• Для системи, яка обігріває площу 250 м2, потрібен насос з потужністю 3,5 м3/год і напором 0,4 атмосфери.
• Для площі до 350 м2 краще вибрати обладнання, потужність якого становить 4,5 м3/год, а напір 0,6 атм.
• Якщо будова має велику площу, до 800 м2, то рекомендується використовувати насос потужністю 11 м3/год і з напором понад 0,8 атмосфери.

Якщо більш ретельно підходити до вибору насосного обладнання, то до уваги беруться додаткові параметри:

• Довжина трубопроводу.
• Тип опалювальних приладів та їх кількість.
• Діаметр труб і матеріал, з якого вони виготовлені.
• Тип котла опалення.

Врізка насоса в опалювальний контур

Циркуляційний насос рекомендується встановлювати на зворотній трубі, в цьому випадку через прилад буде проходити вже охолоджена рідина. Однак, при використанні сучасних моделей, які виготовлені з термостійких матеріалів, не виключена врізка на подаючу магістраль. У будь-якому випадку встановлюване обладнання не повинно порушувати циркуляцію теплоносія.

Існує кілька варіантів зміни гравітаційної схеми на примусовий варіант:

1. Встановлення розширювального бачка на більш високому рівні. Цей варіант можна назвати найпростішим, однак для цього потрібно високе горище.
2. Розширювальний бак переносять на дальній стояк. Якщо використовувати цей спосіб для реконструкції старої системи, то буде потрібно багато сил і часу. Якщо за цією схемою облаштовувати нову систему, то вона не виправдає себе.
3. Розміщення стояка розширювального бака в безпосередній близькості до коліна, на якому розташований насос. У цьому випадку трубу з резервуаром вирізають із подаючої магістралі та врізають її на зворотній трубі за насосом.
4. Врізка насоса у подаючу магістраль. Цей спосіб вважається оптимальним варіантом реконструкції опалювального контуру. Однак слід пам'ятати, що не кожен прилад може витримати високу температуру.

Щоб система опалення з відкритим розширювальним баком і насосом працювала ефективно, важливо правильно вибрати схему, розрахувати параметри всіх складових елементів, підібрати відповідне обладнання і послідовно виконувати монтажні роботи.