Закрытая и открытая система отопления на примерах схем

Критерии выбора системы обогрева

Вариантов выбора всего два — закрытая или открытая система отопления дома. Задумывался ли кто, почему первые созданные системы были только открытыми? А открытыми они были по одной простой причине – котлы, нагревающие воду, были твердотопливными. При прекращении циркуляции вода в котле закипает, взрыв котла предотвращает предохранительный клапан, но погасить его быстро невозможно. Поэтому закрытые системы отопления с принудительной циркуляцией стали применять для электрических и газовых котлов, которые можно выключить автоматически в любой нужный момент.

Открытая система отопления

Открытая система отопления в настоящее время считается устаревшей и применяется в небольших частных домах и загородных дачах. При этом нужна установка расширительного бака в открытой системе отопления в самой высшей точке разгонного коллектора, для обеспечения циркуляции под действием гравитации.

Современная открытая схема системы отопления с закрытой системы позаимствовала важнейший агрегат – циркуляционный насос. Он обычно используется при пуске системы для уменьшения ее инерционности. Затем в процессе работы насос выключается и открывается байпас. Знать, куда ставить насос в системе отопления, необходимо для его надежной и длительной работы. Насос ставится в точке с наименьшей температурой теплоносителя, обычно в «обратке» около котла.

Система называется «открытой» потому, что атмосферный воздух постоянно контактирует с водой в открытом расширительном баке.

Открытая система проста, надежна, а ее стоимость минимальна. Существует ошибочное мнение, что ее монтаж обходится дороже, потому что для подобных систем требуются трубы большего диаметра. Если учесть для закрытой системы отопления стоимость циркуляционного насоса, расширительного мембранного бак и затраты на электроэнергию, то монтаж обойдется явно не дешевле. В некоторых случаях альтернативы применению открытой системы отопления не существует. Например, при отсутствии электроснабжения.

Основные преимущества отрытых систем обогрева:

1. чрезвычайная простота при монтаже и обслуживании;
2. бесшумность работы;
3. энергонезависимость;
4. надежность работы с котлами любых типов;
5. относительно низкие затраты на приобретение оборудования, труб и арматуры.

Конечно, простая и надежная открытая система отопления схема ее обычно двухтрубная, не лишена недостатков:

• испарение жидкости в расширительном баке делает невозможным применение антифриза, за уровнем воды в баке необходимо следить;
• большая инерционность системы, для устранения этого недостатка устанавливают циркуляционный насос и байпас;
• для сложных контуров многоэтажных домов с теплыми полами система не подходит из-за большого гидравлического сопротивления подобных систем обогрева.

Закрытая система отопления

Если выбрана система отопления закрытого типа схема которой может быть любой – однотрубной или двухтрубной, с теплыми полами или без, то ее основной признак – отсутствие контакта теплоносителя с воздухом, т. е. она полностью герметична. Движение теплоносителя в контуре обеспечивает циркуляционный насос. а тепловое расширение жидкости компенсируется в герметичном мембранном расширительном баке. Применение принудительной циркуляции облегчает монтаж, ведь не нужно строго выдерживать уклон труб, которые могут быть меньшего диаметра. Наличие насоса делает систему энергозависимой.

С увеличением этажности частных домов и сложности контуров отопления применяется в основном система отопления закрытого типа, в составе которой может быть несколько циркуляционных насосов, коллекторная лучевая разводка и автоматизированное электронное управление температурой разных помещений. В закрытом контуре схема установки расширительного бака в системе отопления отличается от его размещения в открытой системе. Самый оптимальный вариант, размещение мембранного бака в «обратке» вблизи котла.

Популярная закрытая система отопления имеет как преимущества, так и некоторые недостатки:

1. в закрытой системе полностью отсутствует испарение, следовательно, можно применить антифриз в качестве теплоносителя;
2. относительно меньшие расходы на трубы контура, трубы можно скрыть под полом или отделкой;
3. упрощается монтаж, не нужно тщательно вымерять углы наклона трубопровода;
4. небольшая инерционность системы и высокая теплоотдача;
5. незначительное количество кислорода в теплоносителе уменьшает коррозию стальных труб.

Давление в закрытой системе отопления

В закрытых отопительных контурах используются три вида насосов. Дифференцируются они по напору водяного столба:

• 4;
• 6;
• 8 метров

Соответственно и давление распределяется в пропорциях:

1. 0,4.
2. 0,6.
3. 0,8 Бар.

Для частного домовладения площадью порядка двухсот квадратных метров достаточно напора 4 метра. Если площадь триста квадратных метров, то потребуется насос 0,6 бар, а если площадь более 500 метров квадрантных, то необходим будет давление 0,8 бар. На всех насосах существует маркировка технических показателей. Давление сравнительно небольшое, присутствуют также предохранительные клапана, взрыв в закрытых тепловых контурах невозможен.

Системы с искусственным побуждением движения теплоносителя

Схемы открытой системы отопления с насосом в любом случае подразумевают использование соответствующего прибора. Это позволяет увеличить скорость перемещения жидкости и сократить время на обогрев дома. Поток теплоносителя в этом случае движется со скоростью около 0,7 м/с, поэтому теплоотдача становится более эффективной и все участки системы теплоснабжения прогреваются одинаково.

В процессе монтажа системы отопления открытого типа с насосом следует учитывать несколько особенностей:

• Наличие встроенного циркуляционного насоса требует подключения к системе электропитания. Для бесперебойной работы при аварийном отключении электричества насос рекомендуется устанавливать на байпас.
• Насосное оборудование должно стоять на обратной трубе перед входом в котел, на расстоянии до 1,5 метров от него.
• Насос врезается в трубопровод с учетом направления движения теплоносителя.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком

Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Из чего состоит система и как она работает

Чтобы тепло поступало от котельной к приборам отопления, в водяной системе используется посредник – жидкость. Теплоноситель такого типа перемещается по трубопроводу и нагревает помещения в доме, причем все они могут иметь разную площадь. Этот фактор делает популярной подобную систему отопления.

Движение теплоносителя может осуществляться естественным путем, в основе циркуляции лежат принципы термодинамики. Благодаря разной плотности холодной и нагретой воды и уклону трубопровода вода движется по системе.

Открытое теплоснабжение функционирует по следующей схеме:

• В котле нагревается вода и подается к приборам отопления в каждое помещение дома.
• На обратном пути лишняя жидкость уходит в расширительный бак открытого типа, ее температура понижается, и вода обратно возвращается в котел.

Системы отопления однотрубного типа подразумевает использование одной магистрали для подачи и обратки. Двухтрубные системы имеют независимую подающую и обратную трубу. При решении самостоятельно монтировать зависимую систему отопления лучше выбрать однотрубную схему, она более проста, доступна и имеет элементарную конструкцию.

Однотрубное теплоснабжение состоит из следующих элементов:

• Котел отопления.
• Батареи или радиаторы.
• Расширительный бачок.
• Трубы.

Упрощенная схема подразумевает использование вместо радиаторов трубы сечением 80-100 мм, но следует учитывать, что такая система менее эффективна в эксплуатации.

Особенности принудительной циркуляции

Создание в системе отопления повышенного давления вызывает необходимость превратить ее из открытой в закрытую — в противном случае весь теплоноситель попросту выплеснется. Но и просто закупорить ее, сделав объем фиксированным, нельзя: расширяющаяся при нагреве среда разорвет трубы или приборы.

Выход состоит в применении особого герметичного расширительного бачка для системы отопления закрытого типа, разделенного на две части эластичной мембраной.

Одной частью бачок подключается к отопительному контуру, во вторую — закачивается воздух. Растягиваясь, мембрана компенсирует изменение объема теплоносителя, при этом давление воздуха во второй части бачка не дает ее разорвать.

Такие же мембранные баки выпускаются и для питьевых водопроводов, только стоят они дороже — из-за применения пищевых материалов. Чтобы покупатели не путались, у производителей принято отопительные баки окрашивать в красный, а водопроводные — в синий цвет.

Для чего же, собственно, нужно ускорять теплоноситель? Вот какие выгоды дает такое усовершенствование:

1. Рабочая среда после обхода контура не успевает сильно остыть, поэтому котел работает в щадящем режиме.
2. Отпадает необходимость сильно греть теплоноситель, следовательно, систему можно эксплуатировать в низкотемпературном режиме (актуально для межсезонья).
3. Можно уменьшить диаметр труб — возросшее гидравлическое сопротивление насос преодолеет с легкостью.
4. Уменьшая диаметр труб, мы уменьшаем требуемый объем теплоносителя, а соответственно и расширительного бака (обычно 10% от объема теплоносителя).
5. Сокращая объем теплоносителя и ускоряя его движение по трубам, мы уменьшаем тепловую инерционность системы, вследствие чего она становится более экономичной.
6. Отопительный контур может теперь иметь любую длину — нужно только установить насос с достаточной мощностью.

Переход к закрытой системе также дает несколько улучшений:

Теплоноситель не испаряется (особенно важно, если используется подготовленная вода, подвергнутая обессоливанию). Нет испарения — нет и теплопотерь

Теплоноситель не насыщается воздухом, следовательно, и воздушные пробки появляться не будут.

Система отопления с расширительным баком и циркуляционным насосом

Как видно, достоинств у принудительной циркуляции предостаточно. Единственный недостаток — энергозависимость (насос нуждается в электроснабжении).

В регионах, где электросеть работает с частыми перебоями, рекомендуется устраивать систему отопления в расчете на естественную циркуляцию:

• применять трубы большого диаметра;
• укладывать их с как можно большим уклоном;
• разбивать систему на контуры, длина которых не превышает 30 м;
• устанавливать сразу за котлом разгонный коллектор (вертикальный участок трубопровода).

В таком случае система при отключении электричества сохранит частичную работоспособность.

Открытая система отопления

Открытая система ― отопительная конструкция, в которой теплоноситель движется естественным путём в соответствии с законами термодинамики. Для её функционирования не требуется специальный насос, который бы создавал принудительную циркуляцию разогретой воды, поэтому подключение к электросети не требуется. Принцип работы:

• Вода разогревается в котле.
• Нагретая вода начинается двигаться вверх по вертикальной трубе за счёт явления конвекции.
• Она проходит по всем трубам и радиаторам, отдавая своё тепло помещениям. Трубы в доме обычно ставятся под уклоном, чтобы жидкость двигалась в горизонтальной плоскости под действием силы тяжести.
• В конце остывшая вода возвращается обратно в котёл, вновь нагревается, после чего отопительный цикл повторяется.

В открытую установку ставится так называемый расширительный бак. Дело в том, что жидкость при нагревании расширяется, а в случае сильного перегрева она может повредить радиаторы. В установке закрытого вида эта проблема решается за счёт уменьшения давления при помощи насоса.

Внимание! Бак используется для хранения перегретой воды, для стабилизации давления, а также для удаления излишков жидкости, когда воды в отопительной установке слишком много

Преимущества и недостатки

Плюсы:

• Простая эксплуатация и обслуживание.
• Не требуется подключение тихого насоса.
• Все помещения отапливаются равномерно.
• Установка запускается и останавливается достаточно быстро.
• Не требуется подключение к электросети (за исключением случаев, когда для разогрева используется электрокотел).
• Для монтажа не требуется наличие сложных инженерных навыков у мастера.

Фото 1. Расширительный бак для отопления, объем – 100 л, мощность – 950 Вт, производитель – «Stout».

Минусы:

• Перед началом эксплуатации требуется установка расширительного бака.
• Трубы должны быть расположены в доме специальным образом (в противном случае вода не будет циркулировать).
• При попадании воздуха может произойти повреждение установки за счёт механических повреждений и/или коррозии.
• Зимой из-за сильных морозов произойдёт замерзание.
• После включения придётся подождать, чтобы жидкость нагрелась до нужной температуры.
• Следует постоянно контролировать уровень воды в баке.
• В качестве теплоносителя нельзя использовать антифриз.

Отличия открытой и закрытой системы отопления

Имеются следующие отличительные особенности систем открытого и закрытого отопления:

По месту размещения расширительного бака.В открытой системе отопления бак располагают в наивысшем месте системы, а в закрытой системе расширительный бак можно устанавливать в любом месте, даже рядом с котлом.
Закрытая система отопления изолирована от атмосферных потоков, что препятствует попаданию воздуха. Это увеличивает срок службы. За счёт создания дополнительного давления в верхних узлах системы снижается возможность образования воздушных пробок в радиаторах, расположенных сверху.
В открытой системе отопления используются трубы с большим диаметром, что создаёт неудобства, также монтаж труб осуществляется под наклоном для обеспечения циркуляции. Не всегда имеется возможность скрыть толстостенные трубы

Для обеспечения всех правил гидравлики необходимо учитывать уклоны распределения потоков, высоту подъёма, повороты, заужения, подключение к радиаторам.
В закрытой системе отопления используются трубы меньшего диаметра, что удешевляет конструкцию.

Также в закрытой системе отопления важно правильно установить насос, что позволит избежать шума.

Преимущества открытой системы отопления

• простое обслуживание системы;
• отсутствие насоса обеспечивает бесшумную работу;
• равномерный прогрев отапливаемого помещения;
• быстрый пуск и остановка системы;
• независимость от электроснабжения, если в доме не будет электричества, то система будет работоспособна;
• высокая надёжность;
• не требуется особых навыков для установки системы, в первую очередь устанавливается котёл, мощность котла будет зависеть от отапливаемой площади.

Недостатки открытой системы отопления

• возможность уменьшения срока эксплуатации системы при попадании воздуха, так как уменьшается теплопередача, в результате чего появляется коррозия, нарушается циркуляция воды, образуются воздушные пробки;
• воздух, содержащийся в открытой системе отопления, может вызывать кавитацию, при которой разрушаются элементы системы, находящиеся в кавитационной зоне, такие, как арматура, поверхности труб;
• возможность замерзания теплоносителя в расширительном баке;
• медленный нагрев системы после включения;
• необходим постоянный контроль уровня теплоносителя в расширительном баке для исключения испарения;
• невозможность использования антифриза в качестве теплоносителя;
• достаточна громоздка;
• низкий коэффициент полезного действия.

Преимущества закрытой системы отопления

• простой монтаж;
• нет необходимости постоянно контролировать уровень теплоносителя;
• возможность применения антифриза, не боясь размораживания системы отопления;
• путём увеличения или уменьшения количества теплоносителя, подаваемого в систему, можно регулировать температуру в помещении;
• из-за отсутствия испарения воды снижается необходимость её подпитывать из внешних источников;
• самостоятельное регулирование давления;
• система экономичная и технологичная, имеет более длительный срок эксплуатации;
• возможность подключения к закрытой системе отопления дополнительных источников отопления.

Недостатки закрытой системы отопления

• самый главный недостаток — зависимость системы от наличия постоянного электроснабжения;
• при работе насоса требуется электричество;
• для аварийного электроснабжения рекомендуется приобрести небольшой генератор;
• при нарушении герметичности стыков возможно попадание воздуха в систему;
• размеры расширительных мембранных баков в закрытых помещениях большой площади;
• бак заполняется жидкостью на 60−30%, наименьший процент заполнения приходится на большие баки, на больших объектах применяются баки с расчётным объёмом в несколько тысяч литров.
• возникает проблема с размещением таких баков, используются специальные установки, чтобы поддерживать определённое давление.

Каждый, кто собирается установить систему отопления, сам выбирает, какая система проще и надёжней для него. Открытую систему отопления, благодаря простоте эксплуатации, большой надёжности, используют для оптимального отапливания небольших помещений. Это могут быть небольшие одноэтажные дачные дома, а также загородные дома.

Закрытая система отопления является более современной и более сложной. Её применяют в многоэтажных домах и коттеджах.

Закрытая система обогрева – плюсы и минусы

Отопительная закрытая схема разнится от предыдущей собственной герметичностью и отсутствием воздуха в системе. Сама система бывает разнообразной – одно- или двухтрубной, с вертикальными и/или горизонтальными стояками, так как передвижение жидкости по трубам обеспечивается работой насоса, а расширение воды при нагревании возмещается сдвигом мембранные ткани в герметичном расширительном резервуаре. Циркуляция принудительного типа антифриза или воды выполняет монтаж схемы простым и быстрым, так как уклон и поворот труб исполнять не надо, при этом трубы могут быть разнообразного диаметра и даже меньше расчетного.

Более того, различия в данных 2-ух решениях заключаются в том, что открытая система обогрева бесполезна в высотных домах из-за существенной разницы в давлении внизу и вверху разводки – разница значений достигает 1-2 Атм. В тех же высотках закрытая схема с одним или несколькими насосами, коллектораи и системой автоматики управления и контроля будет действовать безотказно.

Но, сделав закрытую схему, нужно всегда помнить и о некоторых ее негативных моментах:

1. Энергозависимость работы насоса и автоматики;
2. Сложный монтаж при 2-ух и более этажах дома;

1. В схеме теплоснабжения закрытого открытого типа не выветривается тепловой носитель, благодаря этому система будет работать на незамерзайке;
2. Всю разводку или бо?льшую ее часть можно спрятать в стенках или в полу;
3. Наклон труб и поворотный угол исполнять не надо, так как насос протолкнет тепловой носитель по любой схеме;
4. Невысокая инерционность теплопередачи и большой коэффициент отдачи тепла всех узлов и компонентов;
5. Отсутствие воздуха в трубах тормозит возникновение ржавчины на стенках внутри изделий.

Различия открытой и закрытой системы

Что же лучше – закрытая или открытая система обогрева?

Есть ряд показателей, значительно различающих открытую и закрытую системы отопления:

1. Место расположения бака расширительного. В открытой системе бак нужно располагать в максимальной точке, а закрытая система обогрева не предъявляет к расположению бака никаких требований.
2. В закрытой отопительной системе поддерживается постоянное атмосферное давление, потому как снаружи воздух в систему такого рода не попадает (подробнее: «Закрытая система обогрева — схема на примерах»). Благодаря этому сильно возрастает продолжительность службы отопления. Дополнительное давление сверху системы дает возможность сделать меньше риск появления воздушных пробок, закупоривающих размещенные сверху отопительные приборы.
3. Для открытой системы отопления нужны трубы крупного диаметра, которые довольно не комфортны во время монтажа и во время эксплуатации. Также, их очень непросто скрыть, что плохо проявляется на дизайне помещений. Для работы подобной системы нужен постоянный уклон, создание которого просит лишних усилий.
4. Закрытая система конструктивно намного проще и дешевле, потому как монтаж тонких труб менее сложный, а их цена намного меньше цены толстых труб.
5. При правильной установке насоса циркуляционного можно будет избежать надоедливого шума.

Положительные качества открытой системы отопления:

• эксплуатационная простота;
• нет потребности установки насоса;
• одинаковое теплораспределение по помещениям;
• легкий пуск и остановка системы;
• независимость от сети;
• надежность;
• самый простой монтаж.

Минусы открытой системы отопления:

• ухудшение устойчивости к износу системы при попадании в нее воздуха;
• плохая сопротивляемость малым температурам внешней среды при непостоянной работе;
• медлительный прогрев после запуска;
• необходимость постоянного наблюдения за уровнем теплового носителя в баке расширительном;
• несовместимость системы с антифризами;
• большие размеры;
• невысокий КПД.

Положительные качества закрытой системы обогрева:

• легкая установка;
• нет потребности следить за уровнем теплового носителя в бачке;
• хорошая стойкость перед замерзанием благодаря применению антифриза в виде теплоносителя;
• способность регулировать температуру системы за счёт увеличения или уменьшения количества энергоносителя;
• возможность долговременного применения одной партии воды, что происходит благодаря герметичности системы;
• управляемый уровень давления;
• экономность;
• технологичность, обуславливающая продолжительный эксплуатационный срок;
• возможность работы в связке с дополнительными обогревателями.

Минусы закрытой системы отопления:

• зависимость от электрической энергии, которая требуется для работы насоса (избавится от проблемы можно, установив небольшой генератор);
• любое нарушение герметичности может привести к попаданию воздуха в систему;
• баки расширительные с диафрагмами имеют достаточно большие габариты, что очень часто усложняет их установку.

Заключение

Выбор подходящей системы отопления – дело преимущественно индивидуальное, и любой владелец дома может подобрать очень прекрасный вариант. Закрытая и открытая система обогрева имеет различные параметры и функционал, отличается по огромному количеству параметров и подойдет для самых разных случаев.

Открытая система отопления намного лучше подходит для маленьких строений: очень часто систему такого рода можно повстречать на дачах или в домах за городом. Отопительная схема открытого типа смотрится очень просто, а ее надежность довольно высока.

Закрытая система тяжелее как в установке, так и в применении, однако она имеет несколько положительных качеств. Системы отопления закрытого типа в большинстве случаев применяют в зданиях в несколько этажей или коттеджах.