Открытая система теплоснабжения: элементы, схемы и как устроена открытая система теплоснабжения

Строительство частного дома, а особенно если оно проводится самостоятельно – это длинная череда решений самых разнообразных проблем. И одна из наиважнейших – это обеспечение в будущем здании самых оптимальных условий проживания в любое время года (если, конечно, дом не планируется только в качестве летней дачки).

Открытая система теплоснабжения

А уже в этой сфере создания нужного микроклимата в помещениях наиболее сложной станет задача правильного расчета и монтажа надежной системы отопления. Несмотря на появление современных систем электрического обогрева дома, лидером по популярности и востребованности остается водяное отопление – оно более привычно, проверено временем, технологии его монтажа и отладки отработаны до мелочей. Хозяину дома, который выбрал именно водяное отопление, остается определиться с конкретной разновидностью – закрывая или открытая система теплоснабжения, с ее «аппаратным наполнением» и с системой разводки труб по дому.  Затем идут этапы тщательного проектирования и монтажа.

Мнение эксперта:

Афанасьев Е.В.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.

Инженер.

Задать вопрос эксперту

Среди многочисленных публикаций по этому вопросу, размещенных в интернете, можно встретить немало таких, в которых утверждается, что открытая система теплоснабжения – чрезвычайно проста в устройстве и ее можно смонтировать буквально за один день. Если читателю попадается такие «художества» – можно безо всякого сожаления чтение прерывать и закрывать страницу – автор явно не имеет ни малейшего представления, ни об отоплении вообще, ни об открытой системе – в частности. Любая система должна быть правильно спроектирована с учетом многочисленных нюансов, хорошо сбалансирована, надежно смонтирована – и эти задачи никак абсолютно простыми и скорыми в исполнении не назовешь.

Что представляет собой открытая система теплоснабжения

Прежде всего, необходимо сразу сделать одно важное замечание. Очень часто, описывая открытую систему отопления, авторы все факты «мешают в кучу», преподнося ее обязательно как отопление с естественной циркуляцией теплоносителя. Ничего подобного! Открытая система может быть и с естественной, и с принудительной циркуляцией жидкости, причем при грамотном исполнении у хозяев всегда есть возможность легко и быстро переключаться с одного режима на другой.

Упрощенная схема системы отопления открытого типа

Главная же особенность открытой системы – отсутствие в ее контуре какого бы то ни было искусственно созданного избыточного давления, так как она напрямую связана с атмосферой. В системе в обязательном порядке смонтирован расширительный бак, свободный объём которого предназначен для компенсации расширений жидкого теплоносителя при повышении температуры. Такой бак всегда располагают в самой высшей точки всей трубной разводки контура отопления. Таким образом, на него еще ложится функция воздухоотводчика – все скопления газов в трубах должны выйти наружу именно здесь. Служит он и своеобразным водяным затвором – слой жидкого теплоносителя, который обязательно всегда должен быть в расширительном баке, предотвращает попадание воздуха в систему извне.

Стоит рассмотреть подобную систему подробнее:

Основные элементы открытой системы отопления

1 – источник тепловой энергии, котел, работающий на определенном виде топлива (твердом, жидком, газообразном) или использующий для нагрева электрическую энергию.

2 – восходящий от котла стояк, который поднимается до высшей точки системы и очень часто именно в этом месте заканчивается расширительным баком. Могут, правда, быть и иные варианты расположения – об этом будет сказано позже. Главное – для этого стояка всегда используется труба самого большого в системе диаметра – это помогает обеспечивать нужную разницу давления в подающей обратной трубах.

3 – расширительный бак открытого (атмосферного) типа. В этой позиции может использоваться как выпускаемый промышленными предприятиями специальный резервуар, так и, а принципе, любая подходящая по объему емкость.  Так, нередко используют переделанные металлические бочки, молочные бидоны, газовые баллоны и т.п.

Расширительный бачок заводского производства. Очевидно, что такой несложно сделать и самостоятельно

4 — чтобы в расширительном баке не случилось перелива, в нем всегда делают на определенном уровне сливное отверстие выходом на трубу, которая отведет избыток воды в канализацию или попросту наружу, на грунт. В принципе, в хорошо «настроенном» контуре отопления такие переливы – большая редкость. и чаще этот выпускной патрубок будет задействован для контроля наполнения всей системы, и для первичного сброса.

5 – труба, подающая теплоноситель на отопительные приборы (радиаторы). В системах открытого типа, даже если в них предусмотрена установка насоса, трубы должны иметь определенный уклон для обеспечения естественной циркуляции жидкости. Разводка труб может быть разная – об этом будет сказано ниже.

6 – Обогревательные приборы, расположенные в помещениях дома – радиаторы отопления. Конвекторы или, например, «тёплые полы» при открытой системе обычно не используются. Схема установки радиаторов может быть разной – она увязана с определенной системой разводки труб.

7 – Обратный трубопровод – обеспечивающий отток теплоносителя от радиаторов к котлу для дальнейшей циркуляции.

8 – циркуляционный насос. Система может обойтись и без него, работая по принципу естественной циркуляции, однако насос резко поднимает эффективность отопления, уменьшает расход энергоносителей.

Врезка насоса поднимет эффективность открытой системы отопления

9 – кран (вентиль) для первичного заполнения и периодического пополнения системы отопления из водопроводной сети (10). В обычном положении всегда находится в закрытом состоянии.

11 – кран (вентиль) для слива теплоносителя из системы отопления, например, для выполнения каких-либо ремонтных или профилактических работ.

• Теперь, после устройства открытой системы отопления, несколько подробнее – о принципах ее действия.

Если в системе врезан насос, то особых вопросов и не возникает – он создает принудительную циркуляцию теплоносителя по трубам. Но как происходит теплообмен в контуре, не оснащенным насосом, или же при отсутствии электроэнергии, когда узел переключён на естественную циркуляцию?

Схема работы открытой системы отопления с принудительной циркуляцией

Здесь в полную силу вступают в действие законы термодинамики. Вспомните простой пример – почему в водоеме вода всегда теплее у поверхности, и намного холоднее – по мере увеличения глубины? Ответ прост – и с газами, и с жидкостью происходят примерно одинаковые явления – увеличение их температуры (в условиях свободного объема) приводит к снижению их плотности, а стало быть – и общей массы. Одним словом, нагретые жидкость или газ всегда легче холодных.

Теперь внимание на схему:

А это — принцип действия отопления с естественной циркуляцией

В системе отопления, по большому счету, два вида тепловых приборов, работающих в противовес друг другу. Котел (поз. 1) является первой точной теплообмены — преобразует энергию с внешнего источника в тепловую – нагревает воду. Затем идет транспортировка теплоносителя до второй основной точки теплообмена – радиатора (поз.3).  Понятно, что в подающей магистрали (на рисунке – красная область, поз. 2) плотность воды Ргор – существенно ниже, чем на противоположном участке (синяя область, поз. 4). Более высокая плотность жидкости Рохл означает ее «преобладание» с точки зрения гравитационных процессов – она попросту намного плотнее и тяжелее. Если грамотно расположить две основных точки теплообмена относительно друг друга, а конкретно – приборы теплоотдачи разместить выше котла на определенную высоту h, то обязательно создастся естественных циркуляционный ток жидкости. На нижней части схемы это хорошо видно. Область с теплоносителем низкой плотности условно «удалена» (она не может преобладать над более плотной). Получается два сообщающихся сосуда, один из которых выше другого. Вода стремится к равновесию, и постоянно перетекает от радиаторов к котлу.

Итак, чтобы создать естественное движение теплоносителя, котел должен быть расположен ниже самого низкого радиатора в доме. Это значение h может быть различным (чем оно выше, тем активнее будет движение жидкости), но оно не должно превышать 3 метров. Чаще всего, если существует такая возможность, котельную располагают в подвале или в цокольном этаже – это удобнее всего, так как полностью обеспечивается требуемое превышение радиаторов в комнатах первого этажа над котлом.

Превышение радиаторов отопления над котлом

Если подвала в частном доме нет, то приходится делать котельную в пристройке, несколько заглубляя пол в точке установки котла. Если и такой возможности нет, то за создание системы отопления открытого типа незачем и браться – она не будет работать в режиме естественной циркуляции, и намного логичнее будет использовать сразу схему с аккумулирующим баком-ресивером.

Схема устройства системы отопления открытого типа с расположением котла в подвальном помещении

• Можно отметить еще одно важное свойство открытой системы отопления, работающей в режиме естественной циркуляции.  речь идет о своеобразной саморегуляции интенсивности потока теплоносителя в трубах. В отличие от отопления с принудительной циркуляцией, скорость протекания жидкости по трубам здесь очень нестабильна.

При запуске котла и прогреве определённого количества жидкости, начинается ее естественный ток по трубам. Характерно, что для того, чтобы такое движение началось, котел необходимо кратковременно запустить на мощность, близкую к максимальной – чтобы преодолеть инертность воды и существующее гидравлическое сопротивление в трубах.

Пока помещения не прогреты, амплитуда температур в котле и на выходе из радиаторов отопления – максимальная. Стало быть, наибольшее значение имеет и разница в плотности теплоносителя, а значит, как мы уже выяснили – и интенсивность движения жидкости по контуру. По мере прогрева эта разность начинает уменьшаться. То есть постепенно падает и скорость перемещения теплоносителя.

В итоге при определенной стабилизации системы ток воды происходит достаточно медленно – но этого хватает для поддержания в помещениях нужной комфортной температуры (обычно – с определенной долей точности выставленной пользователем на элементах управления котла). Однако, при резком снижении температуры в помещении, например, при открытых окнах или же при похолодании на улице, ток жидкости самопроизвольно ускорится – система будет стремиться достичь равновесия.

Достоинства и недостатки системы отопления открытого типа

Система отопления открытого типа, безусловно, не является «самим совершенством», и у нее немало серьезных недостатков. Тем не менее, некоторые хозяева жилья выбирают именно такую схему, мотивируя свое решение ее преимуществами:

• Надежность — наверное, главный плюс такой системы отопления. Схема досконально проверена, прошла все мыслимые испытания в самых разных условиях и полностью доказала свою эффективность. По большому счету, в системе с естественной циркуляцией попросту нечему выходить из строя (если не брать в расчет собственно, котел). Срок «жизни» такого отопления определяется исключительно эксплуатационными сроками труб и радиаторов – при грамотном подборе комплектующими это будет исчисляться многими десятками лет.
• Схема – достаточно проста в монтаже, в ней нет особо сложных узлов.
• Подобная система не требует какой-либо специфической отладки и настройки. Достаточно заполнить систему водой и включить котел. Принцип простой – котел включен – система работает, выключен – ток остановился.
• При работе без насоса – отсутствие каких бы то ни было вибраций и характерных шумов.
• Ничего не мешает дополнить систему циркуляционным насосом – тогда она получит полную универсальность. С насосом, конечно, потери на подогреве будут меньше, но зато в случае отсутствия электроэнергии или при выходе насоса из строя простым переключением кранов отопление переводиться в полностью энергонезависимый режим.

Узел с циркуляционным насосом — переключение режимов работы обеспечивается запорными вентилями

На схеме показано положение кранов при работе в режиме принудительной циркуляции – оба вентили поз. 1 открыты, а стоящий на магистральной трубе (поз. 2) – закрыт. Для переключения режима достаточно просто поменять положение кранов на противоположное.

• Уже упомянутое свойство саморегуляции системы позволяет устойчиво поддерживать в помещении заданный микроклимат без каких-либо сложных дополнительных регулирующих устройств.

Теперь – о недостатках открытой системы отопления:

• Такую систему просто невозможно поставить в очень большом доме.  При удаленности порядка 30 метров от котла (по горизонтали) гидравлическое сопротивление в трубах может превысить создаваемый естественным образом напор, и в контуре создастся статическое равновесие – для отопления это недопустимо.
• Система – очень инертна, то есть достаточно долго входит в рабочее состояние. Это объясняется и необходимостью создание естественного тока воды, и весьма большим объемом воды в контуре отопления.
• Есть определенные сложности с приобретением материала – нужны будут трубы разных диаметров, переходники к ним и т.п. А трубы большого диаметра – это еще и немалые деньги.
• При монтаже системы обязательно должен быть создан уклон на всех участках трубопроводов – от подающего и до обратки, без исключения. Это следует обязательно учитывать при проектировании и составлении монтажных чертежей. Если по каким-либо причинам уклон создать на определённом участке невозможно, отопление может оказаться неработоспособным или чрезмерно «транжирящим» по части расхода энергии – определенная часть ее будет расходоваться на преодоление ненужного гравитационного и гидравлического сопротивления на прямом отрезке системы.
• Необходимость установки расширительного бачка в самой высокой точке чаще всего приводит к тому, что его приходится монтировать в чердачном помещении. Это означает необходимость его самой тщательной термоизоляции, чтобы не допустить замерзания в пиковые зимние холода.

Хозяин дома нашел выход — разместил расширительный бак под потолком

Впрочем, некоторые мастера находят выход, размещая расширительные бачки непосредственно в помещении, закрепляя их близко к потолку или даже вообще — на самом потолке. С точки зрения эстетичности такого решения – вопрос, конечно, чрезвычайно спорный, но проблема термоизоляции решается сразу.

• Открытая система отопления всегда сопровождается постепенным испарением теплоносителя – необходимо постоянно отслеживать его уровень. Иногда этот вопрос автоматизируют (по принципу поплавкового клапана). Другим вариантом борьбы с испарением является слой масла, толщиной в 10— 15 мм на поверхности воды в расширительном бачке (естественно, его добавляют только тогда, когда достигнуто полное равновесие в системе). Однако, в этом случае не исключена вероятность попадания масла в нижележащие трубы, радиаторы и котел (например, при каком-то аварийном падении, уровня воды), а это – крайне нежелательно.
• Контакт теплоносителя с воздухом означает постоянное его насыщение кислородом. Это ведет к активизации коррозионных процессов в трубах, фитингах, радиаторах, в других металлических узлах контура.

Видео: базовые принципы открытой системы отопления

Элементы системы отопления открытого типа

Выше по тексту уже перечислялись все обязательные конструктивные и технологические элементы системы отопления открытого типа. Стоит рассмотреть их несколько подробней:

Котел

Прежде всего, необходимо определиться с требуемой мощностью этого источника тепловой энергии. Казалось бы, можно взять котел «с запасом», однако, практика показывает, что излишняя мощность, помимо удорожания самого агрегата, имеет еще несколько негативных моментов:

• Отмечается усиленное образование конденсата в дымоходном канале.
• Не исключены быстрый износ и поломка комплектующих.
• Котел может работать неэффективно — он попросту не рассчитан на эксплуатацию «на малых оборотах».
• Вполне вероятны случаи отказов автоматики – по той же причине.

Итак, котел должен быть необходимой, но отнюдь не избыточной мощности. Определить этот параметр можно по следующей формуле:

 Мk = Σs × Ms / 10

Мk – расчетная мощность требуемого котла;

Σs– суммарная площадь отапливаемых помещений дома;

Ms– удельная мощность, требуемая для обогрева на единицу площади

Показатель удельной мощности – величина дифференцированная, зависящая от региона, в котором строится дом. Примерная величина – указана в таблице.

Регион России, в котором ведется строительство	Величина удельной мощности (кВт) на 10 м ²
Южные регионы страны (Северный Кавказ, Прикаспийские, Приазовские, Причерноморские области)	0,7 ÷ 0,9
Центральное Черноземье, Южное Поволжье	1,0 ÷ 1,2
Центральные области Европейской части, Приморье	1,2 ÷ 1,5
Северные районы Европейской части, Приуралье, Сибирь	1,6 ÷ 2,0

Пример: рассчитаем мощность котла для дома в Воронежской области, с отапливаемой площадью 180 м².

Мk= 180 × 1,2 / 10 = 21,6 кВт

Эту величину округляем в большую сторону, по стандартному значению имеющихся в производстве и продаже тепловых установок. Однако, есть еще три оговорки:

• Эта формула справедлива для помещений высотой до 3 метров. Впрочем, в частном доме мало кто себе позволяет делать потолки выше.
• Расчет справедлив лишь при условии доброкачественного утепления дома – стен, окон, дверей, пола и т.п.
• Подобный расчет касается исключительно отопительного контура. Если есть планы подключить к отоплению, например, бойлер косвенного нагрева, то необходимо будет увеличить расчетную мощность еще на четверть.

Мнение эксперта:

Афанасьев Е.В.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.

Инженер.

Задать вопрос эксперту

При выборе котла можно пойти и другим путем. Многие производители, имеющие свои дилерские представительства в разных регионах, оказывают услуги по точному расчету требуемого оборудования. Нередко такие фирмы имеют собственные сайты, на которых размещены удобные и понятные калькуляторы, позволяющие быстро провести расчеты, вводя по запросу в окна данные по площади комнат, высоте потолков, материалу стен, типу дверей и окон, необходимости в контуре горячего водоснабжения и т.п. В итоге программа выдаст оптимальную мощность котла для установки в конкретном доме.

Цены на модельный ряд отопительных котлов

Отопительные котлы

Калькулятор подсчета требуемой тепловой мощности котла

В несколько упрощенном, но дающем достаточно точные результаты, подобная программа представлена и на нашем портале. Она позволяет рассчитать потребности в тепловой энергии для каждого помещения. Просуммировав полученные значения несложно определить и общую потребную мощность для всего дома.

Для удобства можно составить таблицу, в которую сразу занести параметры всех помещений. Например, такую:

Помещение	Площадь, м²	Внешние стены, количество, входят на:	Количество, тип и размеры окон	Наружные двери (на улицу или на балкон)	Результат расчетов, кВт
ИТОГО					22,4 кВт
1 этаж
Кухня	9	1, Юг	2, двойной стеклопакет, 1,1×0,9 м	1	1.31
Прихожая	5	1, Ю-З	—	1	0.68
Столовая	18	2, С, В	2, двойной стеклопакет, 1,4 × 1,0	нет	2.4
и так далее
2 этаж
Детская	…	…	…	…	….
Спальня 1	…	…	…	…	…
Спальня 2	…	…	…	…	…
и так далее

Имея план дома и представляя особенности помещений,  заполнить графы будет совсем не сложно. А потом останется лишь последовательно просчитать тепловую мощность для каждого помещения и найти сумму. Это займет буквально минуты:

Перейти к расчётам

 

Расчет проводится для каждого помещения отдельно.
Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Укажите площадь помещения, м²

100 Вт на кв. м

Количество внешних стен

одна
две
три
четыре

Внешние стены смотрят на:

Север, Северо-Восток, Восток
Юг, Юго-Запад, Запад

Какова степень утепленности внешних стен?

Внешние стены не утеплены
Средняя степень утепления
Внешние стены имеют качественное утепление

Уровень отрицательных температур воздуха в регионе в самую холодную неделю года

— 35 °С и ниже
от — 25 °С до — 35 °С
до — 20 °С
до — 15 °С
не ниже — 10 °С

Высота потолка в помещении

до 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
более 4,1 м

«Соседство» по вертикали:

Для второго этажа — сверху холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение
Для второго этажа — сверху утепленные чердак или иное помещение
Для второго этажа — сверху отапливаемое помещение
Первый этаж с утепленным полом
Первый этаж с холодным полом

Тип установленных окон

Обычные деревянные рамы с двойным остеклением
Окна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетом
Окна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением

Количество окон в помещении

Высота окна, м

Ширина окна, м

Двери, выходящие на улицу или на балкон:

нет

одна

две

Какие котлы могут быть использованы в открытой системе:

• Если в населенном пункте проведены газовые магистрали, то особо и нечего думать – на сегодняшний день подобное отопление остается самым выгодны с точки зрения стоимости энергоносителя.

Газовые котлы считаются самыми удобными и экономичными

Есть, правда, и значимый «минус» — потребуются обязательные согласовательные процедуры, составление соответствующего проекта и его реализация с привлечением специалистов (работники газовых хозяйств практически повсеместно являются «монополистами» на подобные работы и никому их не передоверяют). Это все обойдётся в достаточно «увесистую» сумму. Впрочем, это разовые вложения, которые должны окупиться спустя какое-то время.

• Остаются популярными твёрдотопливные котлы, а в некоторых регионах, где нет никаких проблем с заготовкой дров или закупкой угля, они остаются наиболее популярными среди владельцев домов.

Современные твердотопливные котлы не требуют постоянного контроля и частой дозагрузки

Сейчас это – уже не старые чугунные «гиганты», поглощающие уйму топлива и имеющие крайне низкий КПД. Современный твёрдотопливный котел – обычно агрегат длительного горения, которые не нуждается в постоянном контроле за ним. Подробнее о таких котлах — в специальной статье нашего портала.  Кстати, там же можно найти немало советов и о том, как своими руками сделать нужный твёрдотопливный котел отопления, использующий функцию дожига пиролизных газов.

• Электрические котлы в системах открытого типа используют нечасто. Чего греха таить – подобная система все же проигрывает в экономичности системе закрытого типа. То, что допустимо при использовании недорогих энергоносителей – газа или дров (угля), выльется в «хорошую копеечку» при применении электрического нагрева. С какой-то доле условности можно применить индукционный нагрев, но опять же – лучше тогда сразу смонтировать закрытую систему, которая гораздо легче поддается точным регулировкам.

Среди всех электрических котлов, индукционный — самый экономичный

А вот электродный котел в открытой системе использовать нельзя в принципе – он требует особого и стабильного химического состава теплоносителя. В негерметичном контуре соблюсти это условие просто невозможно.

• Оптимальным по функциональности, хотя и довольно дорогим решением стане приобретение многофункционального, комбинированного котла, который может работать в разных режимах. Например, есть модели «дрова + газ», «газ + электричество», «дрова + уголь + газ», или даже «дрова + уголь + дизтопливо + газ».

Самое лучшее, но дорогое решение — комбинированный котел, работающий на разных видах топлива

Расширительный бачок

Как уже упоминалось, этот элемент можно приобрести готовым – они есть в продаже, либо сделать самостоятельно из металлического листа, либо из имеющейся металлической емкости. Лучше использовать металл, не подверженный коррозии – тогда отопление будет служить долго.

Для расширительного бачка лучше всего использовать нержавейку

При изготовлении простейшего бака необходимо предусмотреть откидную или съемную крышку – она позволит производить контроль за уровнем воды в системе, но в закрытом состоянии все же минимизирует испарение жидкости.

В верхней части бака должен быть установлен патрубок, по которому, в случае избытка жидкости, она будет стекать вниз.

Мнение эксперта:

Афанасьев Е.В.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.

Инженер.

Задать вопрос эксперту

Считается достаточным, если объем расширительного бака составляет ориентировочно до 10 % от общего объема отопительной системы.

Кстати, установка расширительного бака открытого типа прямо над котлом в высшей точке отнюдь не является какой-то догмой. Такая схема хороша, однако, далеко не всегда исполнима просто по причинам несоответствия ей реального расположения технических помещений здания.

Различные схемы установки расширительного бачка открытого типа

На рисунке представлено несколько различных вариантов размещения расширительного бака, их которых можно выбрать наиболее приемлемый к имеющимся условиям.

Примечательно, что в случае установки расширительного бачка на обратной трубе, все равно потребуется обязательный монтаж воздухотводного клапана в самой высшей точке системы (на схеме это не показано), а это – ненужные дополнительные сложности.

Радиаторы отопления

Ели котел – основной элемент в части получения тепловой энергии, то радиаторы – главные по части ее «раздачи» по помещениям. А это означает, что очень важно точно определить, в какой комнате, каких и сколько их нужно устанавливать.

Для начала, нужно определиться с видом радиаторов. Они различаются и конструктивно, и по материалу изготовления, а суммарно – по своим эксплуатационным характеристикам.

• Традиционные чугунные батареи отлично подходят для открытой системы отопления. Да, они достаточно инертны в нагреве и остывании, но это даже неплохо в сочетании с аналогичными свойствами открытой схемы – очень точной настройке этот «комплекс» все равно не поддаётся, а вот экономия на такой инертности может быть достигнута весьма внушительная.

Современные чугунные батареи

Нередко упрекают такие батареи за излишнюю массивность и за неэстетичный внешний вид. Ну, во-первых, насчёт вида можно поспорить – современные чугунные радиаторы очень симпатичны, а некоторые – так просто являются украшением помещений. А  во-вторых, насчет массивности – это скорее достоинство, если, конечно, правильно решить вопрос их надежного крепления.

• Стальные радиаторы – недорогие, достаточно легкие, долговечные (если имеют качественное антикоррозийное покрытие).

Стальные радиаторы для домашнего автономного отопления — не самый лучший вариант

Казалось бы – хороший вариант, но вот для автономной системы отопления, тем более – открытой, их лучше не использовать. Дело в том, что они очень быстро отдают тепло и остывают – котел при таких радиаторах будет включаться очень часто.

• Алюминиевые радиаторы – сегодня находятся в лидерах среди «собратьев». Они легки, долговечны, очень просто и быстро монтируются. Имеют великолепную теплоотдачу и нужную теплоемкость. Хорошо вписываются в любой интерьер.

Алюминиевые радиаторы — хорошая теплоотдача, но не слишком высокая стойкость к коррозии

Недостаток у них есть, и немалый – этот металл весьма неустойчив к кислородной коррозии. Значит, или нужны алюминиевые радиаторы со специальным антикоррозийным покрытием (такие есть в продаже, но они, безусловно, дороже), или теплоноситель должен быть определенного качества. К сожалению, второй пункт соблюсти в условиях открытой системы отопления – почти невозможно.

• Биметаллические радиаторы – самый современный вариант, сочетающий в себе все лучшие качества. Недостатков практически нет, кроме одного – высокая цена. Подобные радиаторы хорошо подходят для отопления с высоким давлением в контуре, так как на них легко устанавливаются электронные или электромеханические термостаты, поддерживающие точный уровень температуры в помещении.

Биметаллические радиаторы — хороши всем, но несколько дороговаты

Увы, но при открытой системе отопления подобная возможность остается невостребованной, и нужно очень хорошо подумать, стоит ли переплачивать за такие батареи.

Второй вопрос – как определиться с требуемым количеством секций в батарее отопления. Все зависит от размеров помещения, его особенностей, и от удельной мощности каждого секции радиатора.

Итак, для среднестатистических комнат (жилые, с высотой потолков 2,5 ÷ 3 м) обычно принимают нормой мощность отопления, равную 41 Вт/м³ объема помещения. Таким образом, несложно подсчитать потребную суммарную мощность, умножив объем (произведение длины, ширины и высоты комнаты) на 41.

Например, комната 3,5 × 6 × 2,7 м. Объем равен 56,7 м³.  Требуемая базовая мощность радиаторов – 2325 Вт или 2,33 кВт. Однако не зря было упомянуто, что эта мощность – базовая. Она рассчитана на комнату внутри здания с одной внешней стеной и одним окном на улицу. Если реально условия иные, то в это значение требуется внести некоторые поправки – смотри таблицу.

Особенности помещения	Поправка к значению суммарной мощности радиаторов отопления
Угловая комната: две внешние стены и одно окно	+20%
Угловая комната: две внешние стены и два окна	+30%
Окна выходят на север или северо-восток	+10%
Радиаторы спрятаны в ниши под подоконниками	+5%
Радиаторы закрываются декоративными экранами или решетками	+ 15%

Допустим, что в рассматриваемом нами примере комната угловая, с одним окном, с выходом на север, а радиаторы убраны в нишу. Значит, к полученному значению необходимо добавить: 20% за угловое расположение, 10% — за север и 5% – за расположение батареи под окном. Итого поправка – 35%, а суммарная мощность – 3,15 кВт.

Теперь нужно разделить полученное значение на удельную мощность одной секции радиатора. Этот показатель обязательно указывается в технических характеристиках любой модели радиаторов (в случае со стальными неразборными радиаторами – указывается мощность целого блока).

Допустим, в нашем случае запланирована установка биметаллических радиаторов «Рифар» с удельной мощностью секции в 204 Вт. Несложное деление дает 15, 44, или округлённо 16 секций для нормального отопления данной, достаточно большой и холодной комнаты.

Перелагаем воспользоваться возможностями нашего специального калькулятора, который поможет быстро и точно просчитать требуемое количество секций радиатора для помещения:

Цены на популярные модели радиаторов отопления

Радиаторы отопления

Калькулятор для расчета параметров радиаторов отопления

 

Последовательно введите запрашиваемые значения или отметьте нужные варианты в предлагаемых списках

Установите ползунком значение площади помещения, м²

100 Вт на кв. м

Сколько внешних стен в помещении?

одна
две
три
четыре

В какую сторону света смотрят внешние стены

Север, Северо-Восток, Восток
Юг, Юго-Запад, Запад

Укажите степень утепленности внешних стен

Внешние стены не утеплены
Средняя степень утепления
Внешние стены имеют качественное утепление

Укажите среднюю температуру воздуха в регионе в самую холодную декаду года

— 35 °С и ниже
от — 25 °С до — 35 °С
до — 20 °С
до — 15 °С
не ниже — 10 °С

Укажите высоту потолка в помещении

до 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
более 4,1 м

Что располагается над помещением?

холодный чердак или неотапливаемое и не утепленное помещение
утепленные чердак или иное помещение
отапливаемое помещение

Укажите тип установленных окон

Обычные деревянные рамы с двойным остеклением
Окна с однокамерным (2 стекла) стеклопакетом
Окна с двухкамерным (3 стекла) стеклопакетом или с аргоновым заполнением

Укажите количество окон в помещении

Укажите высоту окна, м

Укажите ширину окна, м

Выберите схему подключения батарей

Укажите особенности установки радиаторов

Радиатор располжен открыто на стене или не прикрыт подоконником
Радиатор полностью прикрыт сверху подоконником или полкой
Радиатор установлен в стеновой нише
Радиатор частично прикрыт фронтальным декоративным экраном
Радиатор полностью закрыт декоративным кожухом

 

Ниже будет предложено ввести паспортную мощность одной секции выбранной модели радиатора.
Если целью расчетов стоит определение потребной суммарной тепловой мощности для отопления комнаты (например, для выбора неразборных радиаторов) то оставьте поле пустым

Введите паспортную тепловую мощность одной секции выбранной модели радиатора

Размещают радиаторы чаще всего в традиционных местах – под окнами, где они создают эффективную тепловую завесу от проникающего холодного воздуха. При необходимости можно дополнить такую установку дополнительными батареями на других стенах помещения – так, чтобы в сумме получилось нужное количество секций.

Циркуляционный насос

Как уже упоминалось, грамотно собранная система может работать без принудительной циркуляции. Тем не менее, если есть возможность, то насос следует обязательно установить – он существенно снизит эксплуатационные расходы и повысит эффективность отопления. Да, этот прибор потребляет определенное количество электроэнергии, сравнимое со средней лампочкой накаливания, однако эти потери в полной мере компенсируются экономией на потреблении основного энергоносителя.

Насос должен по свои параметрам соответствовать системе отопления

Насосы – вовсе не все одинаковые. Даже визуально заметно, что они существенно различаются по своим техническим характеристикам. Речь не о диаметре трубы, на которую производится врезка – основными параметрами будут являться производительность прибора м создаваемый им напор жидкости. Эти характеристики насоса должны соответствовать конкретной системе отопления, а значит – нужно уметь проводить хотя-бы простейшие расчеты.

1.    Требуемую производительность насоса можно вычислить по формуле:

G = Мk : (Δt× Сt)

G – вычисляемый параметр, производительность циркуляционного насоса

Мk– мощность отопительной системы (как она рассчитывается, было рассказано, в статье в разделе о котле).

Δt– разница температур теплоносителя на входе в котел и на выходе из него. Для обычных систем отопления принимается в 20 градусов. Для «теплых полов» или конвекторных теплообменников может быть и меньше, но подобные схемы в открытой системе отопления не используются.

Ct– коэффициент, учитывающий удельную теплоемкость рабочей жидкости системы отопления. Он вычисляется по нескольким параметрам, однако большой точность в данном случае не требуется. Так как в открытой системе отопления в подавляющем числе случаев используется обычная вода, то этот коэффициент можно принять за 1.16.

Для примера, какой производительности потребуется насос, если для отопления жилья необходима суммарная мощность 21.6 кВт:

 G = 216 00/ (20 × 1,16) = 931

Полученное значение выражено в килограммах в час. Для удобства осталось привести его в используемой величине — м³/час. Для этого необходимо разделить полученное значение на плотность воды при температуре около 60 — 80 градусов (972 кг/м³)

В итоге получаем:

931 / 972 = 0,96 м³/час, округленно – 1 м³/час.

Цены на электрические водяные насосы

Электрические водяные насосы

Калькулятор расчета требуемой производительности насоса

 

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку «РАССЧИТАТЬ»

Укажите мощность отопительного котла

перевести в ватты

Укажите тип приборов теплообмена

Радиаторы отопления

Конвекторы скрытой установки

Водяной теплый пол

коэффициент теплоемкости воды

плотность воды

2. Второй важный параметр насоса – величина создаваемого им напора жидкости, который должен обеспечить нормальное перемещение теплоносителя по всему разветвленному контуру. Для расчета применяют следующую формулу:

Hn = r × L × Zr

Hn– создаваемый насосом напор воды (в паскалях, Па)

r – удельное гидравлическое сопротивление прямого участка трубы (Па/м). С некоторым допущением для обычного частного дома можно принять за 150 Па/м.

L – длина всего контура, включая трубы подачи и обратки.

Zr – корректировочный коэффициент, учитывающий оснащенность системы отопления дополнительной запорной арматурой и регулирующими устройствами. При открытой системе отопления этот коэффициент можно принять за 1.3 – система не перенасыщена кранами.

Если, к примеру, длина всех труб отопительной системы в доме составила 90 метров, то несложно произвести расчет:

Hn = 150 × 90 × 1,3 = 17550 Па = 17,55 кПа.

Очень часто в технической документации эта величина приведена в метрах водяного столба. Перевести несложно, зная, что 1м в.ст. ≈ 10 кПа. В нашем примере напор получается 1,8 м водяного столба.

Калькулятор для расчета напора циркуляционного насоса

Перейти к расчётам

 

Введите запрашиваемые данные и нажмите кнопку «РАССЧИТАТЬ»

Укажите суммарную длину труб контуров (подача + обратка)

Укажите тип используемых запорной и регулировочной арматуры

Стандартные фитинги и шаровые краны

Термостатические регуляторы

Разветвленная система с большим количеством запорной и регулирующей арматуры

сопротивление трубы

Трубы и схемы их разводки

В прокладке системы важен и материал труб, и диаметр, и схема их разводки.

• Металлические, стальные трубы сегодня, по большому счету, считаются уже пережитками прошлого. Они тяжелы, требуют особых навыков и специального оборудования для монтажа. Да и стоимость самого металла, даже обычной стали – весьма высока, не говоря уже о нержавейке.
• Медные трубы на системе отопления, безусловно, очень качественны и надежны, но высокая цена материала сразу же делает его предметом своеобразной роскоши.
• Металлопластиковые трубы использовать вполне можно, но только если это – качественный, проверенный материал. Недостаток – подобные трубопроводы не рекомендуется вмуровывать в стены – они всегда должны быть на виду из-за недостаточной надежности металлических фитинговых соединений – они могут окисляться или же нуждаться в периодической подтяжке.
• Более современный вариант – трубы из сшитого полиэтилена (PE-Xa, PE-RT), а еще лучше — с металлическим армированием и кислородным барьером (например, PE-Xc/Al/PE-HD). Среди всех современных материалов этой категории подобные трубы – самые надежные. Их используют даже для теплых полов, заливая стяжкой и нисколько не беспокоясь за сохранность – тем более они подойдут для внешней разводки стояков отопления. Удобная система соединительных фитингов делает монтаж таких труб легким и быстрым делом.

Трубы металлопластиковые из сшитого полиэтилена — самый современный материал для контуров отопления

• А самым недорогим вариантом остаются полипропиленовые трубы. Если приобрести качественный материал, со стекловолоконным армированием, рассчитанным на высокие температуры, то надежности таких труб хватит с избытком на долгие годы. А монтаж, хотя и требует специального сварочного аппарата, несложен, и легко может быть освоен любым среднестатистическим домашним мастером. Аппарат же для работы за вполне умеренную плату можно арендовать в специализированном магазине.

Полипропиленовые трубы со стекловолоконным армированием

Схем разводок труб системы отопления немало – каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.

• Например, однотрубная система – проста в исполнении и потребует минимальное количество материалов. Для отопления открытого типа с естественной циркуляцией она является чуть ли ни идеальным вариантом.

Схема движения теплоносителя в однотрубной системе отопления

Недостаток: от радиатора к радиатору температура заметно падает, а это означает достаточно неравномерный прогрев помещений – самые удаленные от котла комнаты отапливаться будут хуже. Впрочем, если отопление монтируется в небольшом и компактно спланированном доме, то такая схема будет полностью оправдана.

• Двухтрубная система потребует более тщательного планирования и значительно большего расхода труб.  Но зато равномерность обогрева, при правильном подборе диаметра труб, существенно улучшается, и кроме того, появляется возможность временного или постоянного отключения от отопления помещений, которые в нем по каким-то причинам в настоящий момент не нуждаются.

Несколько вариантов двухтрубной системы отопления открытого типа

• Самый удобной, но и самой сложной в исполнении является коллекторная схема разводки – к каждому обогревательному прибору (или, иногда, к группе приборов) идет собственная подача от общего коллектора. Правда, затраты на материалы в этом случае получаются максимальными. В системах открытого типа подобный подход практически не применяется.

Очень большое значение для правильной циркуляции теплоносителя имеет уклон горизонтальных участков трубопроводов. Обычная рекомендация – не менее 1:100 (1 см перепада высоты на 1 погонный метр трубы). Однако, очень часто опытные мастера дают советы такой уклон увеличивать даже до 3 см на погонный метр – это обеспечит надежную и устойчивую естественную циркуляцию, если будет необходимость перейти на нее.

И, наконец, диаметр труб также не является единой величиной для всей разводки открытой системы отопления. Максимальный диаметр – всегда на восходящей от котла к расширительному баку трубе подачи. Далее, идет постепенное заужение, с тем расчетом, чтобы с помощью варьирования диаметром обеспечить равномерное распределение потоков жидкости по точкам теплообмена.

На схемах внизу представлено несколько готовых, профессионально просчитанных вариантов с указанием условного диаметра труб (в дюймах). Одну из этих схем вполне можно взять за основу при проектировании собственной системы.

Диаметр и уклон труб в отоплении открытого типа (рис. 1)

Диаметр и уклон труб в отоплении открытого типа (рис. 2)

Точный расчет требуемой разводки под конкретное здание, с учетом всех параметров системы, может провести только квалифицированный специалист. «Самодеятельность» в этом вопросе достаточно опасна тем, что, не учтя каких-либо, казалось бы, незначительных мелочей, можно получить полностью «запертые», статичные участки контура отопления, перемещение теплоносителя по которым не сможет обеспечить даже циркуляционный насос.

Цены на водопроводные трубы и фитинги

Водопроводные трубы и фитинги

Видео: разновидности систем отопления в частном доме