Відкрита система теплопостачання

33

Будівництво приватного будинку, а особливо якщо воно проводиться самостійно – це довга низка рішень найрізноманітніших проблем. І одна з найважливіших – це забезпечення в майбутньому будівлі найоптимальніших умов проживання в будь-який час року (якщо, звичайно, будинок не планується тільки в якості літньої дачки).

Відкрита система теплопостачання

А вже у цій сфері створення потрібного мікроклімату в приміщеннях найбільш складною стане завдання правильного розрахунку і монтажу надійної системи опалення. Незважаючи на появу сучасних систем електричного обігріву будинку, лідером попопулярності і затребуваності залишається водяне опалення – воно більш звично, перевірено часом, технології його монтажу та налагодження відпрацьовані до дрібниць. Господарю будинку, який вибрав саме водяне опалення, залишається визначитися з конкретною різновидом – закриваючи або відкрита система теплопостачання, з її «апаратним наповненням» і з системою розведення труб по будинку. Потім йдуть етапи ретельного проектування і монтажу.

Серед численних публікацій з цього питання, розміщених в інтернеті, можна зустріти чимало таких, в яких стверджується, що відкрита система теплопостачання – надзвичайно проста у пристрої і її можна змонтувати буквально за один день. Якщо читачеві попадається такі «витівки» – можна без усякого жалю читання переривати і закривати сторінку – автор явно не має ні найменшого уявлення, ні про опаленні взагалі, ні про відкритій системі зокрема. Будь-яка система повинна бути правильно спроектована з урахуваннямм многочисленных нюансів, добре збалансована, надійно змонтована – і ці завдання ніяк абсолютно простими і швидкими у виконанні не назвеш.

Зміст статті

  • 1 Що являє собою відкрита система теплопостачання
  • 2 Переваги і недоліки системи опалення відкритого типу
    • 2.1 Відео: базові принципи відкритої системи опалення
  • 3 Елементи системи опалення відкритого типу
    • 3.1 Котел
      • 3.1.1 Калькулятор підрахунку необхідної теплової потужності котла
    • 3.2 Розширювальний бачок
    • 3.3 Радіатори опалення
      • 3.3.1 Калькулятор для розрахунку параметрів радіаторів опалення
    • 3.4 Циркуляційний насос
      • 3.4.1 Калькулятор розрахунку необхідної продуктивності насоса
      • 3.4.2 Калькулятор для розрахунку напору циркуляційного насоса
    • 3.5 Труби і схеми їх розведення
    • 3.6 Відео: різновиди систем опалення в приватному будинку

Що являє собою відкрита система теплопостачання

Насамперед, необхідно відразу зробити одне важливе зауваження. Дуже часто, описуючи відкриту систему опалення, автори все факти «заважають в купу», підносячи її обов’язково опалення з природною циркуляцією теплоносія. Нічого подібного! Відкрита система може бути і з природною, і з примусовою циркуляцією рідини, причому при грамотному виконанні у хозяев взавжди є можливість легко і швидко перемикатися з одного режиму на інший.

Спрощена схема системи опалення відкритого типу

Головна ж особливість відкритої системи – відсутність в її контурі якого б то ні було штучно створеного надлишкового тиску, так як вона безпосередньо пов’язана з атмосферою. В системі в обов’язковому порядку змонтований розширювальний бак, вільний об’єм якого призначений для компенсації розширень рідкого теплоносія при підвищенні температури. Такий бак завжди розташовують у самої вищої точки всій трубної розводки контуру опалення. Таким чином, на нього ще лягає функція повітрявідводчика – всі скупчення газів у трубах повинні вийти назовні саме тут. Служить він і своєрідним водяним затвором – шар рідкого теплоносія, який обов’язково повинен завжди бути в розширювальному баку, запобігає попадання повітря в систему ззовні.

Варто розглянути подібну систему детальніше:

Відкрита система теплопостачання

Основні елементи відкритої системи опалення

1 – джерело теплової енергії, котел, що працює на певному виді палива (твердому, рідкому, газоподібному) або використовує для нагріву електричну енергію.

2 – висхідний від котла стояк, який піднімається до найвищої точки системи і дуже часто саме в цьому місці закінчується розширювальним баком. Можуть, правда, бути й інші варіанти розташування – про це буде сказано пізніше. Головне – для цього стояка завжди використовується труба найбільшого в системі діаметру – це допомагає забезпечувати потрібну різницю тиску в прямому зворотного трубах.

3 – розширювальний бак відкритого (атмосферного) типу. В цій позиції може використовуватися як випускається промисловими підприємствами спеціальний резервуар, так і, а принципі, будь-яка відповідна за обсягом ємність. Так, нерідко використовують перероблені металеві бочки, молочні бідони, газові балони і т. п.

Відкрита система теплопостачання

Розширювальний бачок заводського виробництва. Очевидно, що такий нескладно зробити і самостійно

4 — щоб в розширювальному баці не сталося переливу, в ньому завжди роблять на певному рівні зливний отвір виходом на трубу, яка відведе надлишок води в каналізацію або просто назовні, на грунт. В принципі, добре «налагодженому» контурі опалення такі переливи – велика рідкість. і найчастіше цей випускний патрубок буде задіяний для контролю наповнення всієї системи, і для первинного скидання.

5 – труба, що подає теплоносій на опалювальні прилади (радіатори). В системах відкритого типу, навіть якщо в них передбачена установка насоса, труби повинні мати певний ухил для забезпечення природної циркуляції рідини. Розводка труб може бути різна – про це буде сказано нижче.

6 – Обігрівальні прилади, розташовані в приміщеннях будинку – радіатори опалення. Конвектори або, наприклад, «теплі підлоги» при відкритій системі зазвичай не використовуються. Схема установки радіаторів може бути різною, вона пов’язана з певною системою розводки труб.

7 – Зворотний трубопровід – забезпечує відтік теплоносія від радіаторів до котла для подальшої циркуляції.

8 – циркуляційний насос. Система може обійтися і без нього, працюючи за принципом природної циркуляції, однак насос різко піднімає ефективність опалення, зменшує витрату енергоносіїв.

Відкрита система теплопостачання

Врізка насоса підніме ефективність відкритої системи опалення

9 – кран (вентиль) для первинного заповнення та періодичного поповнення системи опалення з водопровідної мережі (10). У звичайному положенні завжди знаходиться в закритому стані.

11 – кран (вентиль) для зливу теплоносія з системи опалення, наприклад, для виконання будь-яких ремонтних або профілактичних робіт.

  • Тепер, після влаштування відкритої системи опалення, кілька докладніше про принципи її дії.

Якщо в системі врізаний насос, то особливих запитань не виникає – він створює примусову циркуляцію теплоносія по трубах. Але як відбувається теплообмін в контурі, не оснащеним насосом, або ж при відсутності електроенергії, коли вузол переключений на природну циркуляцію?

Відкрита система теплопостачання

Схема роботи відкритої системи опалення з примусовою циркуляцією

Тут на повну силу вступають в дію закони термодинаміки. Згадайте простий приклад – чому у водоймі вода завжди тепліше у поверхні, і набагато холодніше – по мірі збільшення глибини? Відповідь проста – і з газами, і з рідиною відбуваються приблизно однакові явища – збільшення їх температури (в умовах вільного об’єму) призводить до зниження їх щільності, а отже, і загальної маси. Одним словом, нагріті рідина або газ завжди легше холодних.

Тепер увагу на схему:

Відкрита система теплопостачання

А це — принцип дії опалення з природною циркуляцією

В системі опалення, за великим рахунком, два види теплових приладів, що працюють в противагу одна одній. Котел (поз. 1) є першою точної теплообмены перетворює енергію із зовнішнього джерела в теплову – нагріває воду. Потім ідет транспортировка теплоносія до другої основної точки теплообміну – радіатора (поз.3). Зрозуміло, що в подавальній магістралі (на малюнку – червона область, поз. 2) щільність води Ргор – істотно нижче, ніж на протилежному ділянці (синя область, поз. 4). Більш висока щільність рідини Рохл означає її «переважання» з точки зору гравітаційних процесів – вона просто набагато щільніше і важче. Якщо грамотно розташувати дві основні точки теплообміну стосовно один одного, а конкретно – прилади тепловіддачі розмістити вище котла на певну висоту h, то обов’язково створиться природних циркуляційний струм рідини. На нижній частині схеми це добре видно. Область з теплоносієм низької щільності умовно «видалена» (вона не може переважати над більш щільною). Виходить дві сполучені посудини, один з яких вище іншого. Вода прагне до рівноваги, і постійно перетікає від радіаторів до котла.

Отже, щоб створити природний рух теплоносія, котел повинен бути розташований нижче найнижчого радіатора в будинку. Це значення h може бути різним (чим воно вище, тим активніше буде рух рідини), але воно не повинно перевищувати 3 метрів. Найчастіше, якщо існує така можливість, котельню розташовують в підвалі або цокольному поверсі – це найзручніше, так як повністю забезпечується необхідна перевищення радіаторів в кімнатах першого поверху над котлом.

Відкрита система теплопостачання

Перевищення радіаторів опалення над котлом

Якщо підвалу в приватному будинку немає, то доводиться робити котельню в прибудові, кілька заглиблюючи підлогу в точці установки котла. Якщо такої можливості немає, то за створення системи опалення відкритого типу нема чого й братися – вона не буде працювати в режимі природної циркуляції, і набагато логічніше буде використовувати відразу схему з акумулюючим баком-ресивером.

Відкрита система теплопостачання

Схема влаштування системи опалення відкритого типу з розташуванням котла в підвальному приміщенні

  • Можна відзначити ще одна важлива властивість відкритої системи опалення, що працює в режимі природної циркуляції. мова йде про своєрідну саморегуляції інтенсивності потоку теплоносія в трубах. На відміну від відопления з примусовою циркуляцією, швидкість протікання рідини по трубах тут дуже нестабільна.

При запуску котла та прогріві певної кількості рідини, починається її природний струм по трубах. Характерно, що для того, щоб такий рух почалося, котел необхідно короткочасно запустити на потужність, близьку до максимальної – щоб подолати інертність води і існуюче гідравлічний опір в трубах.

Поки приміщення не прогріті, амплітуда температур в котлі і на виході з радіаторів опалення – максимальна. Стало бути, найбільше значення має і різниця в щільності теплоносія, а значить, як ми вже з’ясували – і інтенсивність руху рідини по контуру. У міру прогріву ця різниця починає зменшуватися. Тобто поступово зменшується і швидкість переміщення теплоносія.

В результаті при певній стабілізації системи струм води відбувається досить повільно – але цього вистачає для підтримки в приміщеннях потрібної комфортної температури (зазвичай – з певною часткою точності виставленої користувачем на елементах управління котла). Однак, при різкому зниженні температури в приміщенні, наприклад, при відкритих вікнах або ж при похолоданні на вулиці, струм рідини мимовільно прискориться – система буде прагнути досягти рівноваги.

Переваги і недоліки системи опалення відкритого типу

Система опалення відкритого типу, безумовно, не є «самим досконалістю», і у неї чимало серйозних недоліків. Тим не менш, деякі господарі житла вибирають саме таку схему, мотивуючи своє рішення її перевагами:

  • Надійність напевно, головний плюс такої системи опалення. Схема досконально перевірений, пройшла всі мислимі випробування в різних умовах і повністю довела свою ефективність. За великим рахунком, в системі з природною циркуляцією просто нічому виходити з ладу (якщо не брати в розрахунок власне, котел). Термін «життя» такого опалення визначається виключно експлуатаційними термінами труб і радіаторів – при грамотному підборі комплектуючими це буде обчислюватися багатьма десятками років.
  • Схема досить проста в монтажі, в ній немає особливо складних вузлів.
  • Подібна система не вимагає якої-небудь специфічної налагодження і настроювання. Досить заповнити систему водою і включити котел. Принципип простой – котел включений – система працює, вимкнений струм зупинився.
  • При роботі без насоса – відсутність яких би то не було вібрацій і характерних шумів.
  • Нічого не заважає доповнити систему циркуляційним насосом – тоді вона отримає повну універсальність. З насосом, звичайно, втрати на підігріві будуть менше, але зате в разі відсутності електроенергії або виходу насоса з ладу простим перемиканням кранів опалення переводитися в повністю незалежний режим.
Відкрита система теплопостачання

Вузол з циркуляційним насосом — перемикання режимів роботи забезпечується запірними вентилями

На схемі показано положення кранів при роботі в режимі примусової циркуляції – обидва вентилі поз. 1 відкриті, а стоїть на магістральній трубі (поз. 2) – закритий. Для перемикання режиму досить просто поміняти положення кранів на протилежне.

  • Вже згадана властивість саморегуляції системи дозволяє стійко підтримувати в приміщенні заданий мікроклімат без будь-яких складних додаткових регулюючих пристроїв.

Тепер про недоліки відкритої системи опалення:

  • Таку систему просто неможливо поставити в дуже великому будинку. При відстані близько 30 метрів від котла (по горизонталі) гідравлічний опір в трубах може перевищити створюваний природним чином натиск, і в контурі створиться статичну рівновагу – для опалення це неприпустимо.
  • Система – дуже інертна, тобто досить довго входить в робочий стан. Це пояснюється і необхідністю створення природного струму води, і досить великим об’ємом води в контурі опалення.
  • Є певні складнощі з придбанням матеріалу – потрібні будут трубы різних діаметрів, перехідники до них і т. п. А труби великого діаметра – це ще й чималі гроші.
  • При монтажі системи обов’язково повинен бути створений ухил на всіх ділянках трубопроводів – від подаючого і до обратки, без винятку. Це слід обов’язково враховувати при проектуванні і складанні монтажних креслень. Якщо з якихось причин ухил створити на певній ділянці неможливо, опалення може виявитися непрацездатним або надмірно «транжирящим» в частині витрат енергії – певна частина її буде витрачатися на подолання непотрібного гравітаційного і гідравлічного опору на прямому відрізку системи.
  • Необхідність установки розширювального бачка в найвищій точці найчастіше призводить до того, що його доводиться монтувати в горищному приміщенні. Це означає необхідність його самої ретельної термоізоляції, щоб не допустити замерзання в пікові зимові холоди.
Відкрита система теплопостачання

Господар будинку знайшов вихід — розмістив розширювальний бак під стелею

Втім, деякі майстри знаходять вихід, розміщуючи розширювальні бачки безпосередньо в приміщенні, закріплюючи їх близько до стелі або навіть взагалі на самій стелі. З погляду естетичності такого рішення – питання, звичайно, надзвичайно суперечливий, але проблема термоізоляції вирішується відразу.

  • Відкрита система опалення завжди супроводжується поступовим випаровуванням теплоносія – необхідно постійно відстежувати його рівень. Іноді це питання автоматизують (за принципом поплавкового клапана). Іншим варіантом боротьби з випаровуванням є шар масла, товщиною 10 15 мм на поверхні води в розширювальному бачку (природно, його додають тільки тоді, коли досягнута повна рівновага в системі). Проте, в цьому випадку не виключена ймовірність попадання масла в нижні труби, радіатори і котел (наприклад, при якомусь аварином падінні рівня води), а це вкрай небажано.
  • Контакт теплоносителя з повітрям означає постійне його насичення киснем. Це веде до активізації корозійних процесів в трубах, фітинги, радіаторах, інших металевих вузлах контуру.

Відео: базові принципи відкритої системи опалення

Елементи системи опалення відкритого типу

Вище по тексту вже перераховувалися всі обов’язкові конструктивні і технологічні \елементи системи опалення відкритого типу. Варто розглянути їх трохи детальніше:

Котел

Насамперед, необхідно визначитися з необхідною потужністю цього джерела теплової енергії. Здавалося б, можна взяти котел «із запасом», однак, практика показує, що зайва потужність, крім подорожчання самого агрегату, має ще кілька негативних моментів:

  • Відзначається посилене утворення конденсату в димохідні каналі.
  • Не виключені швидкий знос і поломка комплектуючих.
  • Котел може працювати неефективно він просто не розрахований на експлуатацію «на малих обертах».
  • Цілком імовірні випадки відмов автоматики – з тієї ж причини.

Отже, котел повинен бути необхідної, але не надлишкової потужності. Визначити цей параметр можна за наступною формулою:

 Мk = Σs × Ms / 10

Мkрозрахункова потужність необхідного котла;

Σs– сумарна площа опалюваних приміщень будинку;

Ms питома потужність, необхідна для обігріву на одиницю площі

Показник питомої потужності – величина диференційована, залежить від регіону, в якому будується будинок. Приблизна величина – вказана в таблиці.

Регіон Росії, в якому ведеться будівництво Величина питомої потужності (кВт) на 10 м 2
Південні регіони країни (Північний Кавказ, Прикаспійські, Приазовські, Причорноморські області) 0,7 ÷ 0,9
Центральне Чорнозем’я, Південне Поволжя 1,0 ÷ 1,2
Центральні області Європейської частини, Примор’я 1,2 ÷ 1,5
Північні райони Європейської частини, Приураллі, Сибіру 1,6 ÷ 2,0

Приклад: розрахуємо потужність котла для будинку у Воронезькій області, з опалювальною площею 180 м2.

Мk= 180 × 1,2 / 10 = 21,6 кВт

Цю величину округляємо в більшу сторону, по стандартному значенню наявних у виробництві і продажу теплових установок. Однак, є ще три застереження:

  • Ця формула справедлива для приміщень висотою до 3 метрів. Втім, в приватному будинку мало хто собі дозволяє робити стелі вище.
  • Розрахунок справедливий лише за умови доброякісного утеплення будинку – стін, вікон, дверей, підлоги і т. п.
  • Подібний розрахунок стосується виключно опалювального контуру. Якщо є плани підключити до опалення, наприклад, бойлер непрямого нагріву, то необхідно буде збільшити розрахункову потужність ще на чверть.

При виборі котла можна піти й іншим шляхом. Багато виробників, що мають свої дилерські представництва в різних регіонах, надають послуги по точному розрахунку необхідного обладнання. Нерідко такі фірми мають власні сайти, на яких розміщені зручні та зрозумілі калькулятори, що дозволяють швидко провести розрахунки, вводячи за запитом вікна дані по площі кімнат, висоті стель, матеріалу стін, типу дверей і вікон, необхідності в контурі гарячого водопостачання і т. п. У підсумку програма видасть оптимальну потужність котла для установки в конкретному будинку.

Калькулятор підрахунку необхідної теплової потужності котла

В дещо спрощеному, але дає достатньо точні результати, подібна програма представлена і на нашому порталі. Вона дозволяє розрахувати потреби в тепловій енергії для кожного приміщення. Підсумувавши отримані значення нескладно визначити і загальну потребную потужність для всього будинку.

Для зручності можна скласти таблицю, в яку відразу занести параметри всіх приміщень. Наприклад, таку:

Приміщення Площа, м2 Зовнішні стіни, кількість, входять: Кількість, тип і розміри вікон Зовнішні двері (на вулицю або на балкон) Результат розрахунків, кВт
РАЗОМ 22,4 кВт
1 поверх
Кухня 9 1, Південь 2, подвійний склопакет, 1,1×0,9 м 1 1.31
Передпокій 5 1, Ю-З 1 0.68
Їдальня 18 2, З, У 2, подвійний склопакет, 1,4 × 1,0 немає 2.4
і так далі
2 поверх
Дитяча ….
Спальня 1
Спальня 2
і так далі

Маючи план будинку і представляючи особливості приміщень, заповнити графи буде зовсім не складно. А потім залишиться лише послідовно прорахувати теплову потужність для кожного приміщення і знайти суму. Це займе буквально хвилини:

Розрахунок проводиться для кожного приміщення окремо.
Послідовно введіть потрібні значення або позначте варіанти у запропонованих списках
Вкажіть площа приміщення, м2
100 Вт на кв. м
Кількість зовнішніх стін
одна
дві
три
чотири
Зовнішні стіни дивляться на:
Північ, Північний Схід, Схід
Південь, Південний Захід, Захід
Яка ступінь утеплення зовнішніх стін?
Зовнішні стіни не утеплені
Середня ступінь утеплення
Зовнішні стіни мають якісне утеплення
Рівень негативних температур повітря в регіоні в саму холодну тиждень року
— 35 °С і нижче
від — 25 °С до 35 °С
до — 20 °С
до — 15 °С
не нижче — 10 °С
Висота стелі в приміщенні
до 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
понад 4,1 м
«Сусідство» по вертикалі:
Для другого поверху — зверху холодний горище чи неопалюване і не утеплене приміщення
Для другого поверху — зверху утеплені горище чи інше приміщення
Для другого поверху — зверху опалювальне приміщення
Перший поверх з утепленим підлогою
Перший поверх з холодною підлогою
Тип встановлених вікон
Звичайні дерев’яні рами з подвійним заскленням
Вікна з однокамерним (2 скла) склопакетом
Вікна з двокамерним (3 скла) склопакетом або з аргоновим заповненням
Кількість вікон у приміщенні
Висота вікна, м
Ширина вікна, м
Двері, що виходять на вулицю або на балкон:
немає
одна
дві

Які котли можуть бути використані у відкритій системі:

  • Якщо в населеному пункті проведено газові магістралі, то особливо і нема чого думати – на сьогоднішній день таке опалення залишається найбільш вигідні з точки зору вартості енергоносія.
Відкрита система теплопостачання

Газові котли вважаються найбільш зручними та економічними

Є, правда, і значимий мінус потрібно обов’язкові узгоджувальні процедури, складання відповідного проекту і його реалізація з залученням спеціалістів (працівники газових гостб практически повсюдно є «монополістами» на подібні роботи і нікому їх не передоверяют). Це все обійдеться в досить «величезну» суму. Втім, це разові вкладення, які повинні окупитися через якийсь час.

  • Залишаються популярними твердопаливні котли, а в деяких регіонах, де немає жодних проблем із заготівлею дров або закупівлею вугілля, вони залишаються найбільш популярними серед власників будинків.
Відкрита система теплопостачання

Сучасні твердопаливні котли не вимагають постійного контролю і частою дозавантаження

Зараз це вже не старі чавунні «гіганти», які поглинають багато палива і мають вкрай низький ККД. Сучасний твердопаливний котел – зазвичай агрегат тривалого горіння, що не потребує постійного контролю за ним. Детальніше про таких котлах у спеціальній статті нашого порталу. До речі, там же можна знайти чимало порад і про те, як своїми руками зробити потрібний твердопаливний котел опалення, використовує функцію допалення піролізних газів.

  • Електричні котли в системах відкритого типу використовують нечасто. Чого гріха таїти – подібна система все ж програє в економічності системи закритого типу. Те, що допустимо при використанні недорогих енергоносіїв – газу або дров (вугілля), виллється в «добру копієчку» призміні електричного нагріву. З певною часткою умовності можна застосувати індукційний нагрів, але знову ж таки – краще тоді відразу змонтувати закриту систему, яка набагато легше піддається точним регулюванням.
Відкрита система теплопостачання

Серед усіх електричних котлів, індукційний — найекономічніший

А ось електродний котел у відкритій системі використовувати не можна в принципі – він вимагає особливого і стабільного хімічного складу теплоносія. В негерметичному контурі дотримати цю умову просто неможливо.

  • Оптимальним по функціональності, хоча і досить дорогим рішенням стані придбання багатофункціонального, комбінованого котла, який може працювати в різних режимах. Наприклад, є моделі «дрова + газ», «газ + електрика», «дрова + вугілля + газ», або навіть «дрова + вугілля + дизпаливо + газ».
Відкрита система теплопостачання

Найкраще, але дороге рішення — комбінований котел, що працює на різних видах палива

Розширювальний бачок

Як вже згадувалося, цей елемент можна придбати готовим – вони є в продажу, або зробити самостійно з металевого листа, або з наявної металевої ємності. Краще використовувати метал, не схильний до корозії – тоді опалення буде служити довго.

Відкрита система теплопостачання

Для розширювального бачка краще всього використовувати нержавійку

При виготовленні найпростішого бака необхідно передбачити відкидну або знімну кришку – вона дозволить проводити контроль за рівнем води в системі, але в закритому стані все ж мінімізує випаровування рідини.

В верхній частині бака повинен бути встановлений патрубок, за яким, у разі надлишку рідини, вона буде стікати вниз.

Вважається достатнім, якщо обсяг розширювального бака складає орієнтовно до 10 % від загального обсягу опалювальної системи.

До речі, установка розширювального бака відкритого типу прямо над котлом у вищій точці аж ніяк не є якоюсь догмою. Така схема хороша, однак, далеко не завжди просто нездійсненна з причин невідповідності їй реального розташування технічних приміщень будівлі.

Відкрита система теплопостачання

Різні схеми установки розширювального бачка відкритого типу

На малюнку подано кілька різних варіантів розміщення розширювального бака, з яких можна вибрати найбільш прийнятний до наявних умов.

Примітно, що у випадку встановлення розширювального бачка на зворотній трубі, все одно знадобиться обов’язковий монтаж воздухотводного клапана в найвищій точці системи (на схемі це не показано), а це – непотрібні додаткові складності.

Радіатори опалення

Їли котел – основний елемент в частині отримання теплової енергії, то радіатори – головні в частині її «роздачі» замещениям. А це означає, що дуже важливо точно визначити, у якій кімнаті, яких і скільки їх потрібно встановлювати.

Для початку, потрібно визначитися з видом радіаторів. Вони розрізняються і конструктивно, і за матеріалом виготовлення, а сумарно – за своїми експлуатаційними характеристиками.

  • Традиційні чавунні батареї відмінно підходять для відкритої системи опалення. Так, вони досить інертні в нагріві і охолодженні, але це навіть непогано в поєднанні з аналогічними властивостями відкритої схеми – дуже точного настроювання цей «комплекс» все одно не піддається, а ось економія на такий інертності може бути досягнута досить значна.
Відкрита система теплопостачання

Сучасні чавунні батареї

Нерідко дорікають такі батареї за зайву масивність і за неестетичний зовнішній вигляд. Ну, по-перше, щодо вигляду можна посперечатися – сучасні чавунні радіатори дуже симпатичні, а деякі – так просто є прикрасою приміщень. А по-друге, щодо масивності – це швидше гідність, якщо, звичайно, правильно вирішити питання їх надійного кріплення.

  • Сталеві радіатори – недорогі, досить легкі, довговічні (якщо мають якісне антикорозійне покриття).
Відкрита система теплопостачання

Сталеві радіатори для домашнього автономного опалення — не найкращий варіант

Здавалося б – хороший варіант, але от для автономної системи опалення, тим більш відкритою, їх краще не використовувати. Справа в тому, що вони дуже швидко віддають тепло і остигають – котел при таких радіаторах буде включатися дуже часто.

  • Алюмінієві радіатори – сьогодні знаходяться в лідерах серед «братів». Вони легкі, довговічні, дуже просто і швидко монтуються. Мають чудову тепловіддачу і потрібну теплоємність. Добре вписуються в будь-який інтер’єр.
Відкрита система теплопостачання

Алюмінієві радіатори — хороша тепловіддача, але не занадто висока стійкість до корозії

Недолік у них є, і чималий – цей метал дуже нестійкий до кисневої корозії. Отже, чи потрібні алюмінієві радіатори зі спеціальним антикорозійним покриттям (такі є у продажу, але вони, безумовно, дорожче), або теплоносій повинен бути певної якості. На жаль, другий пункт дотримати в умовах відкритої системи опалення – майже неможливо.

  • Біметалічні радіатори – найбільш сучасний варіант, що поєднує в собі всі найкращі якості. Недоліків практично немає, окрім одного – висока ціна. Подібні радіатори добре підходять для опалення з високим тиском у контурі, так як на них легко встановлюються електронні або електромеханічні термостати, підтримують точний рівень температури в приміщенні.
Відкрита система теплопостачання

Біметалічні радіатори — хороші всім, але трохи дорогуваті

На жаль, але при відкритій системі опалення така можливість залишається незатребуваною, і потрібно дуже добре подумати, чи варто переплачувати за такі батареї.

Друге питання – як визначитися з необхідною кількістю секцій батареї опалення. Все залежить від розмірів приміщення, його особливостей, і від питомої потужності кожної секції радіатора.

Отже, для середньостатистичних кімнат (житлові, з висотою стелі 2,5 ÷ 3 м) зазвичай приймають нормою потужність опалення, рівну 41 Вт/м3 об’єму приміщення. Таким чином, нескладно підрахувати потрібну сумарну потужність, помноживши обсяг (добуток довжини, ширини і висоти кімнати) на 41.

Наприклад, кімната 3,5 × 6 × 2,7 м. Обсяг дорівнює 56,7 м3. Необхідна базова потужність радіаторів – 2325 Вт або 2,33 кВт. Однак не даремно було згадано, що ця потужність – базова. Вона розрахована на важкна кімнату всередині будівлі з однією зовнішньою стіною і одним вікном на вулицю. Якщо реально умови інші, то це значення потрібно внести деякі поправки – дивись таблицю.

Особливості приміщення Поправка до значення сумарної потужності радіаторів опалення
Кутова кімната: дві зовнішні стіни і одне вікно +20%
Кутова кімната: дві зовнішні стіни і два вікна +30%
Вікна виходять на північ або північний схід +10%
Радіатори заховані в ніші під підвіконнями +5%
Радіатори закриваються декоративними екранами або решітками + 15%

Припустимо, що в розглянутому нами прикладі кімната кутова, з одним вікном, з виходом на північ, а радіатори прибрані в нішу. Значить, до отриманого значення необхідно додати: 20% за кутове розташування, 10% за північ і 5% – за розташування батареї під вікном. Загальна поправка – 35%, а сумарна потужність – 3,15 кВт.

Тепер потрібно розділити отримане значення на питому потужність однієї секції радіатора. Цей показник обов’язково вказується в технічних характеристиках будь-якої моделі радіаторів (у випадку зі сталевими нерозбірними радіаторами – вказується потужність цілого блоку).

Припустимо, в нашому випадку запланована установка біметалічних радіаторів «Рифар» з питомою потужністю секції в 204 Вт. Нескладне поділ дає 15, 44, або округлено 16 секцій для нормального опалення цієї, досить великий і холодної кімнати.

Перелагаем скористатися можливостями нашого спеціального калькулятора, який допоможе швидко і точно прорахувати необхідну кількість секцій радіатора для приміщення:

Калькулятор для розрахунку параметрів радіаторів опалення
Послідовно введіть потрібні значення або позначте варіанти у запропонованих списках
Встановіть повзунок значення площі приміщення, м2
100 Вт на кв. м
Скільки зовнішніх стін в приміщенні?
одна
дві
три
чотири
У яку сторону світу дивляться зовнішні стіни
Північ, Північний Схід, Схід
Південь, Південний Захід, Захід
Вкажіть ступінь утеплення зовнішніх стін
Зовнішні стіни не утеплені
Середня ступінь утеплення
Зовнішні стіни мають якісне утеплення
Вкажіть середню температуру повітря в регіоні в саму холодну декаду року
— 35 °С і нижче
від — 25 °С до 35 °С
до — 20 °С
до — 15 °С
не нижче — 10 °С
Вкажіть висоту стелі в приміщенні
до 2,7 м
2,8 ÷ 3,0 м
3,1 ÷ 3,5 м
3,6 ÷ 4,0 м
понад 4,1 м
Що розташовується над приміщенням?
холодне горище чи неопалюване і не утеплене приміщення
утеплені горище чи інше приміщення
опалювальне приміщення
Вкажіть тип встановлених вікон
Звичайні дерев’яні рами з подвійним заскленням
Вікна з однокамерним (2 скла) склопакетом
Вікна з двокамерним (3 скла) склопакетом або з аргоновим заповненням
Вкажіть кількість вікон у приміщенні
Вкажіть висота вікна, м
Вкажіть ширину вікна, м
Виберіть схему підключення батарей
Відкрита система теплопостачання
Відкрита система теплопостачання
Відкрита система теплопостачання
Відкрита система теплопостачання
Відкрита система теплопостачання
Відкрита система теплопостачання
Вкажіть особливості установки радіаторів
Радіатор располжен відкрито на стіні або не прикритий підвіконням
Радіатор повністю прикритий зверху підвіконням або полицею
Радіатор встановлений в стінній ніші
Радіатор частково прикритий фронтальним декоративним екраном
Радіатор повністю закритий декоративним кожухом
Нижче буде запропоновано ввести паспортну потужність однієї секції вибраної моделі радіатора.
Якщо метою розрахунків варто визначення потрібної сумарної теплової потужності для опалення кімнати (наприклад, для вибору нерозбірних радіаторів) то залиште це поле пустим
Введіть паспортну теплову потужність однієї секції вибраної моделі радіатора

Розміщують радіатори найчастіше в традиційних місцях – під вікнами, де вони створюють ефективну теплову завісу від проникаючого холодного повітря. При необхідності можна доповнити таку установку додатковими батареями на інших стінах приміщення – так, щоб в сумі вийшло потрібну кількість секцій.

Циркуляційний насос

Як вже згадувалося, правильно зібрана система може працювати без примусової циркуляції. Тим не менше, якщо є можливість, то насозслід обов’язково встановити – він істотно знизить експлуатаційні витрати і підвищить ефективність опалення. Так, цей прилад споживає певну кількість електроенергії, порівнянне з середньою лампочкою розжарювання, однак ці втрати повною мірою компенсуються економією на споживанні основного енергоносія.

Відкрита система теплопостачання

Насос повинен за свої параметрами відповідати системі опалення

Насоси – зовсім не всі однакові. Навіть візуально помітно, що вони суттєво різняться за своїми технічними характеристиками. Мова не про діаметрі труби, на яку проводиться врізка – основними параметрами будуть продуктивність приладу м створюваний ним напір рідини. Ці характеристики повинні відповідати конкретній системі опалення, а значить – потрібно вміти проводити хоча б найпростіші розрахунки.

1. Необхідну продуктивність насоса можна обчислити за формулою:

G = Мk : (Δt× Зt)

G – обчислюваний параметр, продуктивність циркуляційного насоса

Мk потужність опалювальної системи (як вона розраховується, було розказано в статті в розділі про котлі).

Δt– різниця температур теплоносія на вході в котел і на виході з нього. Для звичайних систем опалення приймається в 20 градусів. Для «теплих підлог» або конвекторних теплообмінників може бути і менше, але подібні схеми у відкритій системі опалення не використовуються.

Ct коефіцієнт, що враховує питому теплоємність робочої рідини системи опалення. Він обчислюється за кількома параметрами, однак великий точність в даному випадку не потрібно. Так як у відкритій системі опалення в переважній числі випадків використовується звичайна вода, то цей коефіцієнт можна прийняти за 1.16.

Для прикладу, який продуктивності знадобиться насос, якщо для опалення житла необхідна сумарна потужність 21.6 кВт:

G = 216 00/ (20 × 1,16) = 931

Отримане значення виражена в кілограмах на годину. Для зручності залишилося привести його у стандартній величині м3/год. Для цього необхідно розділити отримане значення на щільність води при температурі близько 60 80 градусів (972 кг/м3)

В результаті отримуємо:

931 / 972 = 0,96 м3/год, округлено – 1 м3/год.

Калькулятор розрахунку необхідної продуктивності насоса
Введіть потрібні значення і натисніть кнопку «РОЗРАХУВАТИ»
Вкажіть потужність опалювального котла
перевести в вати
Вкажіть тип приладів теплообміну
Радіатори опалення
Конвектори прихованої установки
Водяна тепла підлога
коефіцієнт теплоємності води
щільність води

2. Другий важливий параметр насоса – величина створюваного ним напору рідини, який повинен забезпечити нормальне переміщення теплоносія по всьому розгалуженому контуру. Для розрахунку застосовують наступну формулу:

Hn = r × L × Zr

Hn створюваний насосом напір води (в паскалях, Па)

r – питомий гідравлічний опір прямої ділянки труби (Па/м). З деяким допущенням для звичайного приватного будинку можна прийняти за 150 Па/м.

L – довжина контуру, включаючи труби подачі і обратки.

Zr – корективний коефіцієнт, що враховує оснащеність системи опалення додаткової запірною арматурою і регулюючими пристроями. При відкритій системі опалення цей коефіцієнт можна прийняти за 1.3 – система не перенасичена кранами.

Якщо, приміром, довжина всіх труб опалювальної системи в будинку склала 90 метрів, то нескладно зробити розрахунок:

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

Дуже часто в технічній документації ця величина наведена в метрах водяного стовпа. Перевести нескладно, знаючи, що ст. ст. ≈ 10 кПа. У нашому прикладі напір виходить 1,8 м водяного стовпа.

Калькулятор для розрахунку напору циркуляційного насоса
Введіть потрібні дані та натисніть кнопку «РОЗРАХУВАТИ»
Зазначте сумарну довжину труб контурів (подача + обратка)
Вкажіть тип запірної і регулювальної арматури
Стандартні фітинги та кульові крани
Термостатичні регулятори
Розгалужена система з великою кількістю запірної та регулюючої арматури
опір труби

Труби та схеми їх розведення

В прокладці системи важливий і матеріал труб і діаметр, і схема їх розведення.

  • Металеві, сталеві труби сьогодні, за великим рахунком, вважаються вже пережитками минулого. Вони важкі, вимагають особливих навичок і спеціального устаткування для монтажу. Та й вартість самого металу, навіть звичайної сталі – досить висока, не кажучи вже про нержавіючій сталі.
  • Мідні труби на системі опалення, безумовно, дуже якісні і надійні, але висока ціна матеріалу відразу ж робить його предметом своєрідної розкоші.
  • Металопластикові труби використовувати цілком можна, але тільки якщо це – якісний, перевірений матеріал. Недолік – подібні трубопроводи не рекомендується вмуровувати в стіни – вони завжди повинні бути на очах із-за недостатньої надійності металевих фітингових сполук – вони можуть окислюватися або ж мати потребу в періодичній підтяжки.
  • Більш сучасний варіант – труби із зшитого поліетилену (PE-Xa, PE-RT), а ще краще з металевим армуванням і кисневим бар’єром (наприклад, PE-Xc/Al/PE-HD). Серед всіх сучасних матеріалів цієї категорії подібні труби – найбільш надійні. Їх використовують навіть для теплих підлог, заливаючи стяжкою і анітрохи не турбуючись за збереження – тим більше вони підійдуть для зовнішньої розводки стояків опалення. Зручна система з’єднувальних фітингів робить монтаж таких труб легким і швидким справою.
Відкрита система теплопостачання

Труби металопластикові з зшитого поліетилену — найсучасніший матеріал для контурів опалення

  • А самим недорогим варіантом залишаються поліпропіленові труби. Якщо придбати якісний матеріал, з скловолоконим армуванням, розрахованим на високі температури, то надійності таких труб вистачить з надлишком на довгі роки. А монтаж, хоча й вимагає спеціального зварювального апарату, нескладний, і легко може бути освоєний будь середньостатистичним домашнім майстром. Апарат для роботи за цілком помірну плату можна орендувати в спеціалізованому магазині.
Відкрита система теплопостачання

Поліпропіленові труби з скловолоконим армуванням

Схем розводок труб системи опалення чимало – кожна з них має свої переваги і недоліки.

  • Наприклад, однотрубна система – проста у виконанні і вимагає мінімальну кількість матеріалів. Для опалення відкритого типу з природною циркуляцією вона є чи ні ідеальним варіантом.
Відкрита система теплопостачання

Схема руху теплоносія в однотрубній системі опалення

Недолік: від радіатора до радіатора температура помітно падає, а це означає досить нерівномірний прогрів приміщень – найбільш віддалені від котла кімнати будуть опалюватися гірше. Втім, якщо опалення монтується в невеликому і компактно спланований будинку, то така схема буде повністю виправдана.

  • Двотрубна система потребує більш ретельного планування і значно більшої витрати труб. Але зате рівномірність обігріву, при правильному підборі діаметра труб, істотно поліпшується, і крім того, з’являється можливість тимчасового або постійного відключення відопления приміщень, які в ньому з якихось причин зараз не потребують.
Відкрита система теплопостачання

Кілька варіантів двотрубної системи опалення відкритого типу

  • Найбільш зручною, але і найбільш складною у виконанні є колекторна схема розводки – до кожного обогревательному приладу (або, іноді, до групи приладів) йде власна подача від загального колектора. Правда, витрати на матеріали в цьому випадку виходять максимальними. В системах відкритого типу подібний підхід практично не застосовується.

Дуже велике значення для правильної циркуляції теплоносія має ухил горизонтальних ділянок трубопроводів. Звичайна рекомендація – не менше 1:100 (1 см перепаду висоти на 1 погонний метр трубы). Однак, дуже часто досвідчені майстри дають поради такий ухил збільшувати навіть до 3 см на погонний метр – це забезпечить надійну і стійку природну циркуляцію, якщо буде необхідність перейти на неї.

І, нарешті, діаметр труб також не є єдиною величиною для всієї розведення відкритої системи опалення. Максимальний діаметр – завжди на висхідній від котла до розширювального баку трубі подачі. Далі, йде поступове заужение, з тим розрахунком, щоб з допомогою варіювання діаметром забезпечити рівномірний розподіл потоків рідини по точках теплообміну.

На схемах внизу представлено декілька готових, професійно прорахованих варіантів із зазначенням умовного діаметра труб (у дюймах). Одну з цих схем цілком можна взяти за основу при проектуванні власної системи.

Відкрита система теплопостачання

Діаметр і ухил труб опалення відкритого типу (рис. 1)

Відкрита система теплопостачання

Діаметр і ухил труб опалення відкритого типу (рис. 2)

Точний розрат требуемой розводки під конкретну будівлю, з урахуванням всіх параметрів системи, може провести тільки кваліфікований фахівець. «Самодіяльність» у цьому питанні досить небезпечна тим, що, не врахувавши будь-яких, здавалося б, незначних дрібниць, можна отримати повністю «замкнені», статичні ділянки контуру опалення, переміщення теплоносія за яким не зможе забезпечити навіть циркуляційний насос.

Відео: різновиди систем опалення в приватному будинку