Открытая и закрытая система теплоснабжения. В чем главное отличие?

Особенности географического расположения России напрямую отражаются на условиях жизни людей, ее населяющих. Не последнюю роль в этом ключе играет климат. Издавна иностранцами Россия воспринималась как суровая холодная страна. Для такой точки зрения имеются все основания: вся страна находится в северном полушарии и большая часть нашей родины расположена выше умеренных климатических поясов. Все это приводит к тому, что большую часть года во многих регионах страны преобладают температуры, при которых комфортное существование, а то и выживание без соответствующей инфраструктуры невозможно. В указанную инфраструктуру помимо жилья, транспорта и электросетей входят объекты генерации и передачи тепла к зданиям и сооружениям в холодное время года. При таких условиях применяются разные системы теплоснабжения. Разделяют их в основном на открытый и закрытый тип.

Важность теплоснабжения и средств, его обеспечивающих для России сложно переоценить. Достаточно вспомнить недавние события в Техасе, чтобы понять, насколько уязвимыми являются люди даже перед относительно терпимыми морозами (до -20⁰С). В России, в отличие от Америки к вопросу теплоснабжения и сохранения тепла подошли более основательно. Существуют научно и практически обоснованные технические регламенты ГОСТы, СНИПы, в которых прописаны требования к обустройству теплоснабжающих сетей.

Впрочем, для начала стоит разобраться, как вообще устроена система теплоснабжения в среднестатистическом городе где-нибудь в Сибири. В основе любой системы, предполагающий передачу чего-либо, лежит источник этого самого чего-нибудь и средства его доставки. Источником тепла в большинстве городов являются тепловые станции или котельные, которые за счет сгорания топлива получают тепло. Со средствами транспортировки немного интереснее. Наиболее доступным и дешевым теплоносителем является вода. На котельных и тепловых станциях ее нагревают, а потом посредством сложной системы насосов и трубопроводов передают уже в дома, где она циркулирует по внутренним трубам и батареям, отдавая накопленное тепло.

Принципиально схема одинакова что для крупных домов, построенных по типовым проектам из панелей, что для частных домов и коттеджей, не подключенных к центральной сети теплоснабжения, но имеющих свои собственные печи и маленькие котельные для нагрева воды.

Принципиальная схема теплоснабжения частного дома выглядит следующим образом: Водогрейный котел (печь) -> Труба подачи (для нагретой воды) -> Радиаторы (батареи) -> Труба обратки (для остывшей трубы) -> Водогрейный котел. На деле в систему часто добавляют дополнительные элементы, наиболее часто используется насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе. Важным элементом системы стал расширительный бак, позволяющий сбрасывать излишки воды из системы после нагревания (из школьного курса физики известно, что нагретые тела расширяются и вода не является исключением).

Для того, чтобы в системе циркулировала вода, надо, чтобы она как-то туда поступала. В зависимости от того, поступает она туда постоянно от внешнего источника или заливается в систему в начале отопительного сезона и больше в нее не подается, система будет считаться внешне зависимой (открытой) или независимой (закрытой).

Открытая система теплоснабжения

Наиболее простой для исполнения является открытая система теплоснабжения без насоса с открытым расширительным баком. Суть работы системы проста: вода нагревается в котле, под действием силы расширения поднимается по стояку, после чего перетекает по трубам подачи теплоносителя, проложенным под заранее определенным углом к радиаторам, после чего перетекает в трубы обратной подачи воды к котлу (которые опять же проложены под наклоном). Сверху стояка, ведущего от котла, монтируется расширительный бак, в который поступают излишки воды из системы. Со временем вода испаряется и ее количество в системе уменьшается, из-за чего нужно периодически ее добавлять из водопровода или других источников. Встраивание в систему циркуляционного насоса позволяет не учитывать при монтаже узлов и элементов теплового контура углы наклона.

Важную роль в открытой системе играет взаимное расположение некоторых ее элементов относительно друг друга. Про наклон труб уже упоминалось, другим важным условием является расположение источника тепла, относительно общего уровня, котел должен находится в нижней точке основной системы, в самом высокой устанавливается расширительная емкость.

Как понятно из описания, да и самого названия, открытая система теплоснабжения дома является таковой по причине взаимодействия с внешней средой через источник воды и расширительный бак, из которого вода испаряется. Отдельно стоит отметить, что при монтаже трубопроводов в такого рода системах предпочтение отдается более широким трубам, чтобы обеспечить наиболее эффективную циркуляцию теплоносителя.

Закрытая система теплоснабжения

Устроена в соответствии с общей принципиальной схемой, описанной ранее, но есть несколько основных отличий. Закрытая система работает за счет поддержания давления воды (теплоносителя), так что потребуются дополнительные элементы, обеспечивающие это требование. Для контроля за давлением в системе необходимо поставить манометр. Поскольку система закрытая, то и емкость для отбора излишков воды из системы не должна допускать потерю воды через испарения. Другими словами, расширительный бак должен быть закрытым. Для того, чтобы расширительный бак исправно выполнял свою работу тогда, когда надо, в месте соединения бака с остальной системой ставится пропускной клапан, срабатывающий при росте давления воды выше заданного значения.

Отдельным вопросом в обустройстве открытой системы остается расчетное давление, которое необходимо поддерживать для эффективной ее работы. Чаще всего для двухэтажных частных домов рекомендуют показатель в 1,5-2 атмосферы. Обычно этого хватает для подъема водяного столба на требуемую высоту. Для более точного определения можно применить следующую простую методику: вычисляется разница в высоте между двумя крайними, в вертикальной плоскости, точками, после чего умножается на 0,1. Получается дельта давления для подъема воды на заданную высоту в метрах. Полученная дельта прибавляется к базовому значению в полторы атмосферы. Пример: перепад высоты между двумя точками 3 метра, умножаем на 0,1, получаем 0,3, прибавляем 1,5, получаем 1,8 атмосферы.

Внутренняя часть и строение расширительной емкости в закрытой системе отличается от таковых в открытой. Если в открытой системе это может быть любая емкость достаточного объема, изготовленная из практически любого материала, то в закрытой специалисты рекомендуют использовать специально изготовленные емкости, оснащенные мембранами, делящими пространство бака на две части. В одной части находится газ, чаще всего азот, который при недостатке давления в системе вытесняет воду из расширительного бака, позволяя сохранять постоянство давления, как ведущую характеристику закрытой системы теплоснабжения. Визуально такие расширительные баки чаще всего напоминают цилиндры или вытянутые сферы.

При монтаже системы не требуется соблюдение наклона для самостоятельного движения воды, но жизненно необходим насос, который эту циркуляцию обеспечивает. В качестве дополнительных деталей для улучшения и продления жизни контура и его отдельных элементов можно поставить предохранительные клапаны и фильтры, очищающие воду и не позволяющие скапливаться отложениям солей в трубах.

Вода подается в систему через специальные соединения, чаще всего в районе котла. Чтобы не образовались воздушные пробки воду в закрытую систему нужно подавать медленно и постепенно. Запас требуемой воды можно подсчитать путем сложения общего объема всех элементов системы.

Переход от открытой к закрытой системе теплоснабжения

Все описанное выше дает четкое понимание основных отличий двух систем, исходя из этих отличий, несложно выделить простейший способ изменения открытой системы на закрытую. Схему расположения трубопроводов и котла менять не придется, Замене подлежит расширительный бак, который из открытой емкости превращается в герметичную, оснащенную механизмом вытеснения воды и обратным клапаном. Для безопасной работы системы дополнительно устанавливается манометр, соответствующий расчетному давлению в системе, а также дополнительные клапаны и фильтры, если того требуют дополнительные обстоятельства. Устройство, способствующее циркуляции теплоносителя в системе обязательно.

Разница открытой и закрытой системы

Ключевыми отличиями открытой и закрытой систем теплоснабжения являются:

1. В закрытой системе поддерживается постоянное давления для поддержания работы системы.
2. Роль и, соответственно, конструкция расширительного бака в закрытой системе отопления более сложная и заключается в регулировке главного показателя работы системы – давления теплоносителя.
3. Для поддержания работы и контроля за состоянием системы необходимо наличие измерительных приборов и специальных клапанов, обеспечивающих обмен расширительной емкости с основной системой.
4. Закрытая система при соблюдении всех основных требований функционирует дольше и намного более независима от внешних факторов вроде температуры воздуха и подачи воды, чем открытая.
5. Для нормальной работы системы закрытого типа требуются трубы меньшего диаметра.

Несмотря на кажущуюся сложность устройства, система закрытого типа требует меньше усилий и внимания на обслуживание, если при монтаже и наладке не допущено существенных недочетов.