Открытая система отопления: принципиальные схемы и особенности обустройства.
Опубликовано
Расширительный бак для системы отопления частного дома может состоять из пластиковой емкости, старой металлической емкости и подобных подручных средств
Что такое открытая и закрытая система ГВС
Часто возникает вопрос о том, какая система отопления — открытая или закрытая — лучше, в чем разница, что выбрать для частного дома и т.д. Важно понимать, что термины «открытая» и «закрытая» (иногда их называют «контур») относятся не к системам горячего водоснабжения, а к системам отопления (ЦТП), частью которых является система горячего водоснабжения. В зависимости от того, как организовано горячее водоснабжение в системе отопления установки, система называется открытой или закрытой.
Существует несколько критериев для классификации бытовой горячей воды на различные типы. Например, в зависимости от используемого теплоносителя различают водяные и паровые системы горячего водоснабжения; в зависимости от расположения источника тепла — централизованные и децентрализованные; в зависимости от температурного режима работы — системы горячего водоснабжения низкой, средней и высокой производительности. Количество труб также имеет значение: существуют однотрубные, двухтрубные и многотрубные системы. В зависимости от способа доставки тепла к потребителям, системы горячего водоснабжения могут быть одно- или многотрубными.
Принципиально важным критерием является способ организации системы ЦТ — согласно ГОСТ Р 56501 от 2015 года (см. пункты 3.20 и 3.21), предусматриваются открытые и закрытые системы ЦТ.
Открытая система ЦТ (далее мы используем более привычный и распространенный термин «открытая система ЦТ, система бытового горячего водоснабжения») подразумевает отбор бытовой горячей воды из общей трубопроводной системы теплоснабжения. В этом случае вода нагревается на основном источнике тепла и на источнике отработанного тепла (ТЭЦ, котельная или тепловой пункт).
В закрытой системе водоснабжения вода нагревается на объекте потребления (в высотном здании, офисном здании, промышленном или ремесленном предприятии). Вода нагревается по вторичному контуру с помощью пластинчатых теплообменников. Если вы планируете создать закрытую систему горячего водоснабжения, купить пластинчатый теплообменник в Санкт-Петербурге для этих целей можно в специализированной компании «Сервис-ПТО».
На рисунке справа вверху показана открытая система водоснабжения: на схеме видно, что и отопительные приборы (радиаторы и нагреватели), и точки врезки (краны) снабжаются одной и той же водой.
Открытая система теплоснабжения
Самое главное в открытой системе горячего водоснабжения то, что с 1 января 2022 года она будет запрещена на всей территории Российской Федерации Федеральным законом «О теплоснабжении». К этому времени все многоэтажные жилые дома и организации должны будут перейти на закрытую систему.
Структура открытой схемы
Конструкция открытой системы довольно проста. Она строится из следующих элементов:
Трубопровод;
запорная арматура (шаровые краны, задвижки и пр.);
приборы для измерения температуры и давления в системе (манометры и термометры);
регуляторы температуры.
Трубопроводы должны быть изолированы для предотвращения теплопотерь. Термостаты могут быть установлены с клапанами или без них.
Принцип работы, преимущества и недостатки
Принцип работы открытой системы горячего водоснабжения следующий:
Источник тепла подогревает теплоноситель и по трубопроводу передает его потребителям.
Из магистрального трубопровода часть теплоносителя (в данном случае – воды) поступает в отопительный контур (в отопительные приборы потребителей), оставшаяся подается в систему ГВС, из которой отбирается потребителями из точек забора (кранов).
Вода в контуре отопления и ГВС циркулирует, возвращаясь по обратке к источнику тепловой энергии.
Использованная потребителями вода поступает в канализационную систему, за счет этого система постоянно, в автоматическом режиме, подпитывается водой.
Доступность данной системы.
Простота ее монтажа и обслуживания.
Возможность быстрого монтажа.
Отсутствие необходимости приобретать дополнительное оборудования для нагрева воды.
Длительная служба отопительных приборов и труб за счет высокого качества теплоносителя.
Однако эта система горячего водоснабжения имеет несколько недостатков:
Высокая стоимость централизованной подготовки горячей воды.
По качеству теплоноситель должен соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. На практике часто оказывается, что вода в кранах потребителей не соответствует этим требованиям. За счет наличия следов ГСМ, ржавчины и химических примесей она может быть вредна и иметь неприятный запах.
В качестве теплоносителя нельзя использовать вещества с низкой температурой кристаллизации.
Запрещено добавлять в СТ химические реактивы.
Существует необходимость автоматической и непрерывной подпитки теплоносителя за счет его отбора потребителями горячей воды.
За счет единого контура во время сервисного обслуживания либо ремонта потребители лишаются не только отопления, но и ГВС (системы закрытого типа без труда ремонтируют летом).
В теплое время года для обеспечения функционирования системы ГВС задействуется больше ресурсов, чем нужно.
Из-за этих существенных недостатков в России было принято решение отказаться от открытых систем горячего водоснабжения.
Что такое открытая система теплоснабжения?
В открытой системе горячего водоснабжения горячая вода берется из общей тепловой сети. Для этого используются подающий и обратный трубопроводы, по которым теплоноситель проходит смеситель, доводящий его до оптимальной температуры (в диапазоне +65°C). Затем вода поступает к кранам в помещениях потребителей. Остальная вода поступает в систему отопления.
Открытая система отопления характеризуется простой конструкцией, которая включает в себя элементы:
задвижки;
клапаны;
краны;
термометры;
манометры;
изоляция;
регуляторы.
Эти компоненты используются в сочетании с трубами различного диаметра. Как правило, трубы местного отопления включают в себя трубную продукцию с сечением от 20 до 200 мм включительно.
Виды открытых систем ГВС
При подключении к сети централизованного теплоснабжения открытая система отопления и горячего водоснабжения может быть как зависимой, так и независимой. Мы рекомендуем рассмотреть оба варианта.
1) Зависимая.
В зависимых системах теплоноситель подается непосредственно в отопительный контур соответствующего потребителя без применения нагревателей и теплообменников. Это самая простая система с высокой надежностью и минимальным количеством компонентов, поэтому ее легко реализовать. На первый взгляд, это чрезвычайно экономичный вариант, но это длится только до тех пор, пока не будет установлена первая большая система отопления.
Фактом является то, что зависимые открытые системы горячего водоснабжения не позволяют осуществлять сезонную регулировку подачи тепла, т.е. в начале и конце отопительного сезона. Это приводит к избытку тепла, что неудобно для потребителей и ведет к резкому увеличению затрат с экономической точки зрения. Независимая система является частичным решением этой проблемы.
2) Независимая.
Независимые системы — это открытые системы, в которых системы отопления в домах и квартирах потребителей отделены от поставщика тепла. Эта форма характеризуется тем, что можно регулировать интенсивность отопления в зависимости от сезона. Надежность независимых систем намного выше, чем зависимых. Они также более экономичны — можно сэкономить до 10-40 % энергии.
Преимущества открытых систем:
простое устройство и связанная с этим высокая надежность;
легкость в обслуживании за счет неприхотливости системы.
Недостатки открытых систем:
низкое качество горячей воды – примеси, осадок, неприятные запахи;
высокий удельный расход топлива, тепла и энергии на работу системы;
стабильно высокие затраты средств на проведение водоподготовки;
повышенный расход энергии на подогрев воды в теплое время года;
быстрое остывание воды в трубах при небольшом уровне водозабора.
Из-за многочисленных недостатков эксплуатация открытых систем отопления в многоквартирных домах будет полностью запрещена в России с 2022 года. Все здания, в которых до сих пор используется такая система, неизбежно должны будут перейти на закрытую систему. Давайте теперь разберемся, что это такое и почему это отличная альтернатива.
Закрытая система отопления и горячего водоснабжения является противоположностью закрытой системы. В этом случае отопительный контур отделен от контура горячего водоснабжения. Вода в последнем нагревается с помощью специальных устройств, таких как теплообменники или бойлеры. Таким образом, вода в системе горячего водоснабжения имеет более высокое качество, а вода в контуре отопления — более низкое техническое качество.
Системы отопления и горячего водоснабжения с закрытым контуром — это современный стандарт, на который должны перейти многоквартирные дома и предприятия с открытым контуром. Все новые дома строятся с закрытой системой. Это также относится к программам реконструкции старых домов.
Преимущества закрытых систем:
высокое качество горячей воды без неприятного вкуса, запаха и отложений;
использование малой части инфраструктуры, что уменьшает ее общий износ;
экономия энергии за счет отсутствия централизованного нагрева жидкости;
совместимость с теплоносителями с низкой температурой кристаллизации;
безопасность потребителей за счет ограничения на температуру горячей воды.
Недостатки закрытых систем:
более сложный и дорогой монтаж за счет дублирования трубопроводов;
усложненное строение системы, что ставит под угрозу отказоустойчивость;
потребность более частых сеансов сервисного обслуживания конструкции;
нужно постоянно подпитывать контур системы горячего водоснабжения;
проблемы с автономностью из-за потребности схемы в электропитании.
Несмотря на все недостатки, системы отопления и горячего водоснабжения с закрытым контуром по-прежнему считаются лучшим вариантом, рекомендованным для установки в жилых домах.
Требования к обустройству и эксплуатации
При создании системы отопления для жилых домов необходимо учитывать некоторые особенности системы отопления с открытым контуром:
Для обеспечения нормальной циркуляции монтаж котла выполняется в самом низком месте магистрали, а расширительного бачка – в наивысшей точке.
Оптимальное место для размещения расширительного бачка – чердачное помещение. В холодное период года емкость и подающий стояк в пределах неотапливаемого чердака надо утеплять.
Прокладка магистрали выполняется с минимальным числом поворотов, соединительных и фасонных деталей.
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.
Если зимой отопительная система не используется, то жидкость необходимо слить – эта мера сохранит целыми трубы, радиаторы и котел.
Уровень теплоносителя в расширительном баке необходимо контролировать и периодически восполнять. В противном случае в магистрали возникнуть воздушные пробки, снижающие эффективность работы радиаторов.
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 уклона трубопроводов. Правила проектирования регламентированы в СНиП 2.04.01-85.
В гравитационных системах отопления сечение трубы больше, чем в насосных системах отопления, но общая длина трубы почти в два раза меньше. Уклон 2 — 3 мм на погонный метр на горизонтальных участках системы следует устанавливать только в системах отопления с естественным потоком.
Несоблюдение уклона в системах с естественным потоком хладагента приведет к засорению труб и недостаточному нагреву радиаторов, удаленных от котла. В результате снижается тепловая эффективность.
Типы схем открытого теплоснабжения
В открытой системе отопления хладагент течет двумя различными способами. Первый — естественный или гравитационный контур, второй — принудительный или искусственная индукция насоса.
Выбор зависит от площади и размера здания и ожидаемых тепловых условий.
Естественная циркуляция в отоплении
При гравитационной циркуляции отсутствует механизм, обеспечивающий движение теплоносителя. Процесс основан исключительно на расширении горячей воды. Чтобы система работала, необходимо установить стояк высотой не менее 3,5 м.
Если пренебречь вертикальным стояком, велика вероятность того, что теплоноситель от котла не будет развивать достаточную скорость
Система отопления с естественной циркуляцией оптимально подходит для зданий площадью до 60 квадратных метров. Максимальная длина контура, который может обеспечить тепло, указана как 30 метров. Важным фактором является высота здания и количество этажей, позволяющих установить стояк.
Система естественной циркуляции не подходит для низкотемпературных систем. Недостаточное расширение теплоносителя не приводит к соответствующему давлению в системе.
Возможности самотечной системы:
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 в котле может быть установлен насос. Затем контур отопления и производства горячей воды для бытовых нужд автоматически переключается на работу под давлением. Также устанавливается обратный клапан для предотвращения рециркуляции теплоносителя.
Принудительная система с насосом
Для увеличения скорости движения теплоносителя и сокращения времени, необходимого для обогрева помещения, устанавливается насос. Поток воды увеличивается до 0,3-0,7 м/с. Интенсивность теплопередачи увеличивается, и ветви нагреваются равномерно.
Контуры насосов проектируются как открытые и закрытые контуры. В открытых контурах расширительный бак устанавливается в самой высокой точке системы. Наличие насоса позволяет увеличить высоту и длину труб между котлом и радиаторами.
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 устанавливаются два запорных клапана и байпасный изгиб с циркуляционным насосом. При наличии напряжения в сети клапаны закрыты, и тепло передается через насос. При отсутствии напряжения необходимо открыть вентили — система переключается на естественную циркуляцию.
Монтаж системы с естественной циркуляцией воды
Открытая система отопления устанавливается следующим образом:
На полу или стене устанавливают котел.
На основании проектной документации монтируют трубопровод, соблюдая вид схемы, уклон контура.
Монтируют батареи, подключают к магистрали.
Устанавливают расширительный бачок, выполняют теплоизоляцию, если установлен в неотапливаемом помещении.
Соединяют составляющие системы.
Проводят тестирование для выявления негерметичных участков соединения. Исправляют неполадки.
Запускают систему.
Для контроля работы открытой системы отопления на выходе из котла устанавливается датчик температуры.
Схема принудительного типа – монтаж
Для того чтобы открытая система функционировала должным образом, необходимо подключить оборудование. Важным этапом является выбор насоса и точки подключения.
Выбираем насос
При выборе насоса решающее значение имеют такие характеристики, как мощность и высота, которые связаны с площадью дома. Чем больше площадь, тем мощнее насос. Вам следует принять это во внимание:
Длину магистрали.
Вид, количество батарей.
Сечение, материал труб.
Вид котла.
Выбор точки врезки насоса
Оптимальное место для циркуляционного насоса — в обратном канале. Исключение составляют термостойкие модели, которые можно установить на выходе из котла.
Существует два варианта подключения, которые принципиально не отличаются друг от друга. Насос может быть установлен в обратной линии или в подающей линии. Однако во втором случае насосы чаще выходят из строя из-за длительного времени кипения в твердотопливном котле.
Если заменить шаровой кран в байпасе на шаровой клапан, то переключение между принудительной и естественной циркуляцией происходит автоматически.
Эффективность, безопасность и правильная эксплуатация открытой системы отопления зависят от расчета и оборудования.
