Открытая система отопления
В те далекие времена, когда люди впервые использовали воду для передачи тепла с места её нагрева к конечному пользователю (системе радиаторов), была применена открытая система отопления (далее – СО). Несмотря на свой почтенный возраст, данной разновидностью СО продолжают успешно пользоваться во многих частных домах, а иногда и в больших зданиях. Закрытая СО появилась существенно позже, и работает она уже благодаря избыточному давлению. В данной статье мы детально рассмотрим именно открытые СО, укажем главные их особенности и разберем все тонкости и нюансы в их работе.
Что собой представляют открытые системы отопления?
Для передачи тепловой энергии от котла до радиаторов используется жидкий теплоноситель, который циркулирует по трубам. В качестве теплоносителя используется обычная вода или вода с различными примесями, которые улучшают качества теплоносителя и делают систему более долговечной и надежной. Водяные СО продолжают оставаться очень популярными не в последнюю очередь благодаря тому, что способны переносить тепло на большие расстояния, чего нельзя сказать о традиционных печах, нагревающих окружающий воздух. На рисунке ниже представлена одна из самых простых и популярных схем открытой СО, созданной для одноэтажного частного дома:
В представленной схеме в самом верху СО вы можете увидеть расширительный бак, который является главной особенностью систем открытого типа. При нагревании жидкость расширяется, и её излишек переходит именно в бак. Таким образом, предотвращается вероятность повреждений и порывов трубопроводов в результате увеличения давления внутри СО. Этот бак открыт и напрямую сообщен с атмосферой, поэтому сюда может отводиться фактически любое количество излишков теплоносителя.
Так как же работает СО с открытым баком? Когда температура теплоносителя внутри СО повышается, её объем увеличивается, и излишки отводятся в бак. При увеличении уровня теплоносителя в баке через патрубок воздух выводится в атмосферу, сохраняя тем самым баланс жидкости и воздуха в емкости. Когда температура теплоносителя в системе снижается, уменьшается и её объем. В этом случае теплоноситель из резервуара вновь уходит в трубопроводы СО, а освободившееся место в баке тут же заполняет воздух из атмосферы по все тому же патрубку.
Примечание. Рассматриваемая нами в данной статье схема существенно отличается от открытой системы теплоснабжения, используемой в централизованных сетях, в которых теплоноситель из СО уходит в систему горячего водоснабжения безвозвратно. Такую схему работы СО не используют при создании отопительных систем для частных домов. Обратите внимание на эту особенность в названиях СО.
Разновидности открытых систем
Все открытые СО можно разделить на 2 вида в зависимости от того, с помощью чего осуществляется циркуляция теплоносителя по трубопроводам от теплогенаратора к батареям и обратно. В первую категорию относятся СО с естественной циркуляцией теплоносителя, а во вторую входят СО, в которых циркуляцию воды обеспечивает насосный агрегат.
Как видно из общей схемы обычной СО открытого типа, избыточное давление в ней возникает минимальное. На уровне расширительного бака величина давления будет равна атмосферному, но по мере снижения к низшей точки системы, давление будет постепенно взрастать за счет увеличения гиростатического давления столба жидкости. Однако возникающий незначительный напор не препятствует естественной циркуляции воды в системе, которую «обеспечивает» конвекция. Одна и та же жидкость при разной температуре имеет разную плотность, соответственно и массу, поэтому нагретый теплоноситель вытесняется холодной водой и подымается вверх. Например, 1 м3 обычной воды при температуре 400С будет иметь массу в 992 кг, но если температуру увеличить всего на 20 градусов, то вес такого же объема воды уменьшится на 9 кг и составит 983 кг.
Несмотря на кажущуюся незначительную разницу в весе теплоносителя при разной температуре, именно благодаря ей создается естественная циркуляция воды, которую во многих источниках называют еще конвективной. Более тяжелая жидкость (холодная) вытесняет более легкую (горячую), и таким образом происходит передвижение теплоносителя по магистрали фактически за счет силы тяжести. Однако скорость движения теплоносителя в гравитационных СО обычно не превышает 0,3 м/с, что накладывает некоторые ограничения при создании такой СО. Но при этом данная система является абсолютно энергонезависимой и работает полностью в автономном режиме, и будет обогревать помещения вне зависимости от того, есть ли подача электричества или электрическая сеть отключилась вовсе. Конечно, это утверждение будет справедливо в том случае, если работа теплового генератор СО также не зависит от системы электроснабжения.
Примечание. Чтобы обеспечить надежную работу гравитационных СО при её создании используются трубы с увеличенным диаметром, а монтаж производится с обязательным уклоном её горизонтальных участков.
Как мы уже отмечали выше, скорость течения теплоносителя в обычных гравитационных СО мала, поэтому и скорость прогревания также будет невысокой, да и прогрев будет не совсем равномерным. Чтобы увеличить скорость циркуляции до 0,3-0,7 м/с, тем самым ускорив процесс теплоотдачи и обеспечив равномерный прогрев отопительных контуров, в СО встраивается циркуляционный насос. Если в системе будет насосный агрегат, который принуждает воду перемещаться по магистралям, длины веток можно существенно увеличить, тогда как в случае с гравитационными СО есть ограничения по высоте и протяженности контуров. Использование циркуляционного насоса делает систему более эффективной, теплоноситель лучше циркулирует и легко попадает во все даже отдаленные радиаторы. Но в этом случае система будет работать только при наличии доступа к электросети или других источников электричества, и если электроэнергия пропадет, то и система также перестанет функционировать и начнет постепенно остывать.
Примечание. Остановка работы СО в случае отключения электричества или сбоев в работе электросети – серьезная проблема СО с принудительной циркуляцией. Чтобы решить её, можно установить насос не последовательно, а параллельно в байпасной линии. В таком случае, если насос выключится, система станет полностью гравитационной и будет дальше работать, обогревая помещения.
Какие могут быть схемы открытых систем отопления
Сейчас используется всего 2 вида схем СО с насосными агрегатами для доставки нагретого теплоносителя от теплового генератора к радиаторам, и обратно. Самой распространенной является двухтрубная схема, но во многих небольших домах создаются и однотрубные системы.
Однотрубная система является самой простой, как конструкционно, так и при монтаже. В такой системе есть всего одна магистраль, которая является одновременно и подающей, и обраткой. Одна труба большого диаметра соединяет котел со всеми радиаторами системы. Оба патрубка радиатора подсоединяют к этой трубе. Таким образом, теплоноситель из магистрали попадает в радиатор, и уже охлажденная вода выливается из батареи вновь в эту самую магистраль. Одна из популярных СО с горизонтальной схемой разводки для одноэтажных домов, которая известна под названием ленинградка, представлена на рисунке:
Однотрубная СО с принудительной циркуляцией может также использоваться и для обогрева двухэтажных помещений. В этом случае создаются вертикально расположенные стояки, к которым горизонтально подключаются радиаторы. Вертикальные стояки пронизывают перекрытия, причем на верхнем этаже для увеличения эффективности системы между входом и выходом радиатора устанавливают байпас. Рисунок такой однотрубной схемы СО с принудительной циркуляцией представлен ниже:
С одной стороны однотрубная система кажется простой и надежной, и на её создание уходит меньше материалов по сравнению с её двухтрубной «коллегой». Но с другой – такая СО имеет весьма существенный недостаток, из-за чего в одну ветку может входить не больше пяти радиаторов, что в некоторых случаях недостаточно. Дело в том, что в каждый последующий радиатор попадает теплоноситель, смешанный из горячей магистральной воды, и уже остывшей жидкости из предыдущего радиатора. Следовательно, температура каждого последующего радиатора будет ниже по сравнению с предыдущим. То есть, радиатор, расположенный ближе всего к котлу будет самым горячим, тогда как последний радиатор в системе может быть практически холодным.
Проблема подмешивания охлажденного теплоносителя и снижения температуры радиатора в зависимости от количества установленных перед ним батарей отсутствуют в двухтрубных СО. В них нагретый котлом теплоноситель поступает по одной подающей магистрали ко всем радиаторам, а уже охлажденная жидкость из батарей вытекает в другую трубу – обратку, и таким образом подача и обратка не смешиваются. Благодаря этому в таких системах можно устанавливать больше 5-ти радиаторов, и все они будут одинаковой температуры вне зависимости от того, в каком месте системы они установлены. Протяженность ветвей СО также можно увеличивать, что является очередным весомым достоинствам двухтрубных СО.
Иногда при создании СО используются вариант трубопроводов, по которым теплоноситель движется в одном направлении и проходит одинаковое расстояние через батареи. Это позволяет повысить эффективность системы, сделать её более стабильной и надежной. На рисунке ниже показана схема такой двухтрубной СО с насосом:
Двухтрубная схема СО хоть и выглядит более сложной по сравнению с однотрубной СО, но она более проста в создании, работает более стабильно и надежно. В двухтрубных разновидностях СО все радиаторы, входящие в систему, будут иметь практически одинаковую температуру, вне зависимости от их количества и порядка.
Отправляя данную форму,вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности персональных данных.
Основные достоинства и недостатки открытых систем отопления
Несмотря на то, что открытый тип СО начал использоваться достаточно давно, такие отопительные системы продолжают успешно применяться для обогрева помещений благодаря целому ряду достоинств, на которых мы сейчас остановимся более детально. Главным достоинством таких систем является их абсолютная энергонезависимость, что очень важно для районов с частыми проблемами в системе электроснабжения. Такие системы просты в обслуживании, их очень просто заполнять водой и производить спуск воздуха из системы, что в закрытых системах делать существенно сложнее. В системах с открытым баком поддерживается невысокое давление, поэтому следить за ним не нужно, да и не имеет смысла. Основной трудностью в таких системах является развоздушивание радиаторов, тогда как воздух из самой системы легко выводится через расширительный бак.
Еще два весомых достоинства открытых систем являются следствием малого рабочего давления внутри СО. Поскольку давление в трубопроводах невелико, то и протечки не будут создавать особых проблем, и вся СО будет продолжать дальше работать даже при наличии протечек, лишь бы в системе оставался теплоноситель. Подпитка в таких системах осуществляется гораздо проще, чем в закрытых СО. В нашем случае недостающую жидкость можно просто вливать в бак, без предварительных приготовлений и без особых приспособлений или оборудования.
Рассмотрев основные достоинства открытых систем, отметим и их главные недостатки, из-за которых они не используются в многоквартирных домах вовсе, а в частных домах их устанавливают все реже по сравнению с системами с мембранными расширительными баками. Главной особенностью таких систем является непосредственный контакт теплоносителя с атмосферой через открытый бак, из-за чего жидкость насыщается кислородом и происходит её интенсивное испарение. В открытых СО нельзя использовать антифриз, поскольку при испарении жидкость будет выделять вредные для человека вещества. Также необходимо следить за уровнем теплоносителя в баке, и в случае необходимости своевременно доливать в систему воду.
Из-за перенасыщения теплоносителя кислородом существенно страдает оборудование, а именно стальные детали трубопроводов и теплового генератора. Учитывая все вышеприведенные особенности и недостатки, становится понятно, почему открытые СО не используются в многоквартирных домах. Правда она все же применялась в домах малой этажности в далекое советское время, но сейчас используются исключительно в частных домах. Системы с открытыми баками не рекомендуется использовать с высокотемпературными тепловыми источниками. Если температура будет подыматься вплоть до закипания, то она будет быстро испаряться из расширительного бака, и количество теплоносителя в системе будет быстро уменьшаться, и нужно будет часто подливать в емкость воду. Тогда как в закрытых системах нагретому теплоносителю попросту некуда деваться, тем более при внушительном избыточном давлении повышается и температура закипания.
Заключение
Если вы ищите варианты отопительной системы, которая будет полностью энергонезависима, то открытые водяные СО – именно то, что вам нужно. Даже если в доме пропадает электричество, такая СО будет продолжать обогревать ваш дом и поддерживать комфортную для вас температуру в помещениях. Но при этом не забудьте учесть, что при создании такой СО нужно придерживаться немалых углов уклона горизонтальных участков СО и использовать трубы увеличенных диаметров, для обеспечения прохождения необходимого количества теплоносителя при малых скоростях его движения. Конечно, большие трубы несколько портят интерьер, а обязательное соблюдение углов наклона и усложняет процесс монтажа, и уменьшает варианты оформления помещений. Также следует принять во внимание относительно низкую скорость прогрева помещений из-за малой скорости циркуляции теплоносителя. Да и автоматизировать работу такой системы будет сложно, и установка таких популярных сейчас термостатических вентилей не принесет вам желаемых результатов. Надеемся, что представленная нами информация поможет вам не только разобраться во всех нюансах и особенностях открытых СО, но и подобрать для своего дома оптимальный вариант отопительной системы!