Какая система отопления лучше для дома: закрытая или открытая?

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:

схема разводки отопления

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.

верхняя разводка тупиковой отопительной системы

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:

  • однотрубной;
  • двухтрубной.

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:

однотрубная система подачи теплоносителя

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:

однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией для двухэтажного дома

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:

попутная система с циркуляционным насосом

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.

отопление частного дома

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.

Автономные системы отопления

Вода, которой заполнены котел, трубы и радиаторы, при нагревании расширяется. Давление внутри резко повышается. Если не предусмотреть возможность удаления добавочного объема воды, то произойдет разрыв системы. Компенсация изменений объемов воды при изменении температуры происходит в расширительных сосудах. С ростом температуры, избыток воды, перемещается в расширительный сосуд. С уменьшением температуры система дополняется водой из расширительного сосуда.

  • Открытая система постоянно соединена с атмосферой через открытый расширительный сосуд. Сосуд выполняется в виде прямоугольного или круглого бака. Форма значения не имеет. Важно чтобы он имел достаточную емкость, чтобы вместить дополнительный объем воды, образующийся от температурного расширения циркуляционной воды. Расширительный сосуд размещается в самой высокой части системы отопления. С системой отопления сосуд соединен трубой, которую называют стояк. Стояк присоединяется в нижней части бака – к днищу или боковой стенке. В верхней части расширительного бака присоединяется сливная труба. Она выводится в канализацию или на улицу за пределы здания. Сливная труба нужна на случай переполнения бака. Она же и обеспечивает постоянное соединение бака и системы отопления с атмосферой. Если система заполняется водой вручную ведрами, бак дополнительно оборудуется крышкой или люком. Если емкость бака выбрана правильно, то уровень воды в баке проверяется перед включением отопления. Давление воды в «открытой системе» равно атмосферному давлению, и не меняется при изменении температуры воды, которая циркулирует в системе. Устройство безопасности от повышения давления не требуется.
  • Закрытая система изолирована от атмосферы. Расширительный сосуд герметичный. Форма сосуда выбрана так, чтобы он выдерживал наибольшее давление при минимальной толщине стенок. Внутри сосуда находится резиновая мембрана, которая разделяет его на две части. Одна часть заполнена воздухом, другая часть присоединяется к системе отопления. Расширительный сосуд может быть установлен в любой точке системы. При увеличении температуры воды избыток поступает в расширительный сосуд. Воздух или газ в другой половине мембраны сжимается. При снижении температуры, давление в системе уменьшается, вода из расширительного сосуда под действием сжатого воздуха вытесняется из расширительного сосуда в систему. В закрытой системе давление выше, чем в открытой системе и постоянно меняется в зависимости от температуры циркулирующей воды. Кроме того закрытая система обязательно оборудуется предохранительным клапаном на случай опасного повышения давления и устройством для выпуска воздуха.

Централизованное теплоснабжение

Вода при центральном отоплении нагревается в центральной котельной или ТЭЦ. Здесь же и происходит компенсация расширения воды с изменением температуры. Далее горячая вода нагнетается циркуляционным насосом в тепловую сеть. Дома подключаются к тепловой сети двумя трубопроводами – прямым и обратным. Войдя в дом по прямому трубопроводу, вода разделяется по двум направлениям – на отопление и на горячее водоснабжение.

  • Открытая система. Вода идет непосредственно к кранам горячей воды, и сбрасывается в канализацию после использования. «Открытая система» проще закрытой, но в центральных котельных и ТЭЦ приходится выполнять дополнительную обработку воды – очистку и удаление воздуха. Для жильцов эта вода стоит дороже водопроводной, а качество ее ниже.
  • Закрытая система. Вода проходит через бойлер, отдавая тепло на нагрев водопроводной воды, соединяется с обратной водой отопления и возвращается в тепловую сеть. Нагретая водопроводная вода поступает в краны горячей воды. Закрытая система из-за применения теплообменников сложнее открытой, но зато водопроводная вода не подвергается дополнительной обработке, а только нагревается.

Термины «открытая система» или «закрытая система» применяются не ко всей системе центрального отопления города или поселка, а к каждому дому в отдельности. В одной системе центрального отопления возможно подключение домов и с «открытой системой» и с «закрытой системой». Постепенно открытые системы должны дополняться теплообменниками и превращаться в закрытые системы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.