Otvoreni sustav grijanja: principijelne sheme i značajke uređenja

Zahvaljujući jednostavnosti ugradnje, niskoj cijeni i dovoljnoj učinkovitosti, otvoreni sustav grijanja i dalje je tražen. Razumijevanjem principa rada, opreme i pravila montaže, moći ćete samostalno organizirati opskrbu toplinom kuće.

Reći ćemo vam kako sastaviti ispravnu shemu grijanja otvorenog tipa. Pokazat ćemo vam kako izgraditi sustav strogo slijedeći tehnološke zahtjeve i norme pri odabiru i spajanju elemenata. Uzimajući u obzir naše preporuke, izgradit ćete besprijekorno djelujuću učinkovitu petlju.

Samostalnim majstorima nudimo da se upoznaju s praktično provjerenim varijantama sastavljanja. Prikazane informacije dopunjene su korisnim shemama, foto-kolekcijama, video-uputama.

Oprema i princip rada sustava

U vodenom sustavu grijanja posrednik u prijenosu toplinske energije od kotlovskog postrojenja do radijatora je tekućina. Cirkulacija toplinskog medija može se izvoditi na velike udaljenosti, osiguravajući grijanje kuća i prostorija različitih površina. To objašnjava sveprisutnu primjenu vodenog grijanja.

Radna sposobnost sustava grijanja otvorenog tipa moguća je bez upotrebe pumpe. Cirkulacija toplinskog medija temelji se na principima termodinamike. Kretanje vode kroz cijevi događa se zbog razlike u gustoći vruće i hladne tekućine, kao i zahvaljujući nagibu položenih cijevi.

Neizostavni element sustava je otvoreni ekspanzijski spremnik u koji pristižu viškovi zagrijanog nosača topline. Zahvaljujući spremniku dolazi do automatske stabilizacije tlaka tekućine. Spremnik se postavlja iznad svih komponenti sustava.

Cijeli proces funkcioniranja "otvorenog toplinskog napajanja" uvjetno se dijeli na dvije faze:

1. Dovod. Zagrijani nosač topline kreće se od kotla do radijatora.
2. Povrat. Višak tople vode ulazi u ekspanzijski spremnik, hladi se i vraća u kotao.

U jednocijevnim sustavima funkciju dovoda i povrata obavlja jedna glavna cijev, u dvocijevnim shemama dovodna i povratna cijev su neovisne jedna o drugoj.

Gustoća tople vode niža je od gustoće hladne, stoga se u sustavu stvara hidrostatski tlak. Pod tlakom vruća voda napreduje prema radijatorima.

Najjednostavnijom i najpristupačnijom za samostalnu montažu smatra se jednocijevni sustav. Konstrukcija sustava je elementarna.

Osnovna oprema jednocijevnog toplinskog napajanja uključuje:

• kotao za grijanje;
• radijatori;
• ekspanzijska posuda;
• cijevi.

Neki odustaju od ugradnje radijatora i postavljaju cijev promjera 8-10 cm po perimetru kuće. Međutim, stručnjaci ističu da se učinkovitost sustava i udobnost rada takvim rješenjem smanjuju.

Shema gravitacijskog jednocijevnog sustava otvorenog tipa ne ovisi o električnoj energiji. Troškovi nabave cijevi, armature i opreme relativno su niski. Moguć je rad s kotlovima različitih tipova.

Složeniji u uređaju i skuplji u izvedbi dvocijevni sustav grijanja. Međutim, troškovi i složenost izgradnje u potpunosti se kompenziraju uklanjanjem standardnih nedostataka jednocijevnih sustava.

Toplinski medij jednake temperature isporučuje se gotovo istovremeno u sve uređaje, ohlađena voda skuplja se povratnim vodom, a ne prelijeva u sljedeću bateriju.

Za servisiranje svakog uređaja u dvocijevnom krugu grijanja postavljaju se dovodni i povratni vod, zahvaljujući čemu sustav isporučuje toplinski medij jednake temperature na sve točke, a ohlađenu vodu skuplja i usmjerava prema kotlu povratni vod – neovisan o dovodu.

Zahtjevi za uređenje i rad

Pri uređenju opskrbe toplinom kuće važno je uzeti u obzir niz značajki otvorenog sustava grijanja:

1. Kako bi se osigurala normalna cirkulacija, montaža kotla izvodi se na najnižem mjestu voda, a ekspanzijske posude na najvišoj točki.
2. Optimalno mjesto za postavljanje ekspanzijske posude je potkrovlje. U hladnom razdoblju godine posudu i dovodni usponski vod unutar negrijanog potkrovlja potrebno je izolirati.
3. Polaganje voda izvodi se s minimalnim brojem zavoja, spojnih i oblikovnih dijelova.
4. U gravitacijskom sustavu grijanja voda cirkulira sporo (0,1-0,3 m/s), stoga i zagrijavanje mora biti postupno. Ne smije se dopustiti vrenje – to ubrzava trošenje radijatora i cijevi.
5. Ako se zimi sustav grijanja ne koristi, tekućinu je potrebno ispustiti – ova mjera će sačuvati cijele cijevi, radijatore i kotao.
6. Razinu toplinskog medija u ekspanzijskoj posudi potrebno je kontrolirati i povremeno nadopunjavati. U protivnom će u vodu nastati zračni čepovi koji smanjuju učinkovitost radijatora.
7. Voda je optimalni toplinski medij. Antifriz je otrovan, ne preporučuje se koristiti u sustavima koji imaju slobodan kontakt s atmosferom. Njegova upotreba je opravdana ako nije moguće ispustiti toplinski medij u negrijanom razdoblju.

Posebna pozornost posvećuje se proračunu presjeka i nagiba cjevovoda. Norme projektiranja propisane su SNiP-om pod brojem 2.04.01-85.

U krugovima s gravitacijskim kretanjem toplinskog medija veličina presjeka cijevi veća je nego u shemama s pumpom, ali ukupna duljina cjevovoda gotovo je upola manja. Nagib horizontalnih dijelova sustava, jednak 2 – 3 mm po dužnom metru, postavlja se samo pri montaži opskrbe toplinom s prirodnim kretanjem toplinskog medija.

Nepoštivanje nagiba pri izgradnji sustava s prirodnim kretanjem toplinskog medija dovodi do stvaranja zračnih čepova u cijevima i nedovoljnog zagrijavanja radijatora udaljenih od kotla. Kao rezultat, toplinska učinkovitost se smanjuje.

Vrste shema otvorenog grijanja

U otvorenoj shemi sustava grijanja, kretanje toplinskog medija odvija se na dva različita načina. Prva varijanta je prirodna ili gravitacijska cirkulacija, druga je prisilno ili umjetno poticanje od strane crpke.

Odabir sheme ovisi o katnosti i površini zgrade, kao i o očekivanom toplinskom režimu.

Prirodna cirkulacija u grijanju

U gravitacijskom sustavu ne postoji nikakav mehanizam za osiguranje kretanja toplinskog medija. Proces se odvija isključivo zbog širenja vruće vode. Za rad sheme predviđen je ubrzavajući usponski vod, čija visina nije manja od 3,5 m.

Ako se zanemari ugradnja vertikalnog tranzitnog usponskog voda, velika je vjerojatnost da toplinski medij koji dolazi iz kotla neće razviti dovoljnu brzinu.

Sustav toplinskog opskrbljivanja s prirodnom cirkulacijom optimalno je prikladan za zgrade površine do 60 m². Maksimalna duljina kruga koji može osigurati toplinu smatra se glavni vod od 30 m. Važan čimbenik je visina zgrade i katnost kuće, koja omogućuje ugradnju ubrzavajućeg usponskog voda.

Shema prirodne cirkulacije nije prikladna za niskotemperaturni način primjene. Nedovoljno širenje toplinskog medija neće stvoriti odgovarajući tlak u sustavu.

Mogućnosti gravitacijske sheme:

1. Priključak na podno grijanje. Na vodeni krug koji vodi do poda ugrađuje se cirkulacijska crpka. Ostatak sustava funkcionira u uobičajenom načinu rada. U slučaju nestanka električne energije, kuća će se nastaviti grijati.
2. Rad s bojlerom. Grijaći uređaj montira se na vrhu sustava – malo ispod ekspanzijske posude.

Kako bi se osigurao nesmetani rad, na bojler se može ugraditi crpka. Tada shema toplinskog opskrbljivanja i proizvodnje potrošne tople vode automatski prelazi u kategoriju prisilnih varijanti. Dodatno se ugrađuje povratni ventil koji sprječava recirkulaciju toplinskog medija.

Prisilni sustav s pumpom

Radi povećanja brzine toplinskog medija i skraćenja vremena grijanja prostorije, ugrađuje se crpka. Kretanje toka vode povećava se na 0,3-0,7 m/s. Intenzitet prijenosa topline raste, a grane glavnog voda ravnomjerno se zagrijavaju.

Cijevne sheme s pumpama grade se i otvorenog i zatvorenog tipa. U otvorenim krugovima ekspanzijska posuda postavlja se na najvišoj točki sustava. Prisutnost pumpe omogućuje povećanje cjevovoda između kotla i radijatora, kako po visini tako i po duljini.

Važne točke organizacije prisilnog sustava:

1. Shema s ugrađenom pumpom ovisna je o električnoj energiji. Kako se grijanje prostora ne bi prekinulo prilikom nestanka struje, pumpna oprema postavlja se na bypass.
2. Pumpa se postavlja prije ulaza u kotao na povratnoj cijevi. Udaljenost do kotla je 1,5 m.
3. Prilikom postavljanja pumpe uzima se u obzir smjer kretanja vode.

Na povratnoj cijevi montiraju se dva zaporna ventila i obilazno koljeno s cirkulacijskom pumpom. U prisutnosti struje u mreži ventili su zatvoreni – kretanje nosača topline odvija se kroz pumpu. Ako nema napona, ventile treba otvoriti – sustav se prebacuje na prirodnu cirkulaciju.

Na dovodnom cjevovodu potrebno je ugraditi povratni ventil. Element se postavlja odmah nakon kotla i sprječava recirkulaciju nosača topline tijekom rada pumpe.

Varijante razvoda cijevi u sustavu

O shemi smještaja grijaćih tijela i spojnih cijevi ovisi učinkovitost, ekonomičnost i estetski izgled sustava grijanja. Odabir razvoda određuje se na temelju konstrukcijskih značajki i površine kuće.

Specifičnost jednocijevne i dvocijevne sheme

Zagrijana voda dolazi do radijatora i natrag u kotao na različite načine. U jednokružnom sustavu nosač topline dovodi se kroz jedan vod velikog promjera. Cjevovod prolazi kroz sve radijatore.

Prednosti jednocijevnog sustava s prirodnom cirkulacijom:

• minimalan utrošak materijala;
• jednostavnost montaže;
• ograničen broj cijevi unutar stambenog prostora.

Glavni nedostatak sheme s jednom cijevi koja obavlja funkciju dovoda i povrata jest nejednoliko zagrijavanje radijatora. Intenzitet zagrijavanja i toplinska snaga baterija opadaju što su udaljenije od kotla.

Kod dugačkog lanca razvoda i velikog broja radijatora posljednja baterija može biti potpuno neučinkovita. „Vruće” grijaće uređaje preporučuje se postaviti u prostorijama na sjevernoj strani, dječjim sobama i spavaćim sobama.

Dvocijevna shema grijanja pouzdano osvaja pozicije. Radijatori povezuju povratni i dovodni cjevovod. Između baterija i izvora topline stvaraju se lokalni prstenovi.

Glavne prednosti sustava:

• sva grijaća tijela ravnomjerno se zagrijavaju;
• mogućnost podešavanja grijanja svakog radijatora zasebno;
• pouzdanost u radu sheme.

Dvokružni sustav zahtijeva veća ulaganja i radne napore. Montažu dvije grane komunikacija po građevinskim konstrukcijama bit će teže izvesti.

Dvocijevni sustav lako se balansira, osiguravajući dovod toplinske tekućine iste temperature u sve uređaje grijanja. Prostorije se ravnomjerno zagrijavaju.

Gornji i donji dovod toplinskog medija

Ovisno o položaju glavnog voda koji dovodi vruću toplinsku tekućinu, razlikujemo gornji i donji priključak.

U otvorenim sustavima grijanja s gornjim razvodom nema potrebe za korištenjem uređaja za odvod zraka. Višak se ispušta kroz površinu ekspanzijske posude koja je povezana s atmosferom.

Kod gornjeg razvoda topla voda diže se glavnim usponskim vodom i kroz razvodne cjevovode prenosi se u radijatore. Uređaj takvog sustava grijanja prikladan je u jednokatnim i dvokatnim vikendicama i privatnim kućama.

Dovoljno je praktičan sustav opskrbe toplinom s donjim razvodom. Dovodna cijev smještena je na dnu, pokraj povratne cijevi. Kretanje toplinske tekućine je u smjeru odozdo prema gore. Voda, nakon prolaska kroz radijatore, povratnim cjevovodom usmjerava se u kotao za grijanje. Baterije se opremaju slavinama Maevskog za uklanjanje zraka iz glavnog voda.

U sustavima grijanja s donjim razvodom javlja se potreba za korištenjem uređaja za odvod zraka, od kojih je najjednostavniji slavina Maevskog.

Vertikalni i horizontalni usponi

Prema tipu položaja glavnih usponskih vodova razlikuju se vertikalni i horizontalni načini razvoda cjevovoda. U prvoj varijanti radijatori svih katova spajaju se na vertikalno smještene usponske vodove.

Vertikalni razvod koristi se pri uređenju kuća s dva, tri i više katova s tavanskim prostorom, unutar kojeg se može položiti i izolirati cjevovod.

Značajke «vertikalnih» sustava:

• odsutnost zračnih čepova;
• prikladno za opskrbu toplinom visokih zgrada;
• katno spajanje na usponski vod;
• poteškoće pri ugradnji stanskih mjerača topline u višekatnim zgradama.

Horizontalni razvod predviđa spajanje radijatora jednog kata na jedinstveni usponski vod. Prednost sheme – za uređaj se koristi manje cijevi, troškovi instalacije su niži.

Horizontalni usponi se u pravilu koriste u jednokatnim i dvokatnim prostorima. Uređenje sustava je relevantno u panelno-okvirnim kućama i stambenim zgradama bez pregradnih zidova.

Uređenje gravitacijskog tipa grijanja

Izradu projekta gravitacijskog sustava bolje je povjeriti stručnjacima za toplinsku tehniku. U dokumentu se navodi vrsta grijanja, način priključka radijatora i cirkulacija toplinske tekućine, preporučeni parametri opreme, broj radijatora i dužina cjevovoda.

Proračun sustava grijanja

Potrebno je odrediti hidrauličke karakteristike sustava, koje će kasnije pomoći u pravilnom odabiru optimalnog promjera cjevovoda.

U prirodnom sustavu grijanja preporučuje se montirati kotao u podrumu ili prizemnoj prostoriji. To omogućuje povećanje duljine tranzitnog uspona.

Za izračun vrijednosti cirkulacijskog tlaka (Rc) potrebno je imati sljedeće podatke:

1. Udaljenost od središta kotla za grijanje do središta radijatora (h). Što je veća udaljenost između ovih uređaja, to je cirkulacija stabilnija.
2. Tlak ohlađene (Ro) i zagrijane (Pr) vode.

Cirkulacijski tlak ovisi samo o razlici temperature toplinske tekućine. Točne vrijednosti mogu se saznati iz tabličnih podataka.

Što je veća razlika temperature toplinske tekućine, to je tlak u glavnom vodu viši. Stoga je važno voditi računa o "ulaznoj" temperaturi tekućine.

Na širinu presjeka cjevovoda utječe vrsta materijala. Promjer čelične cijevi mora biti najmanje 50 mm. Nakon grananja, presjek glavnog voda sužava se za jednu veličinu. Povratni vod, naprotiv, sastavlja se s naknadnim proširenjem.

Posebna pažnja posvećuje se volumenu ekspanzijske posude. Veličina spremnika ne smije biti manja od 5% ukupnog volumena toplinske tekućine u sustavu. Nepoštivanje zahtjeva dovest će do ispuštanja vode iz sustava ili pucanja cijevi.

Odabir osnovnih komponenti

Za otvoreni sustav bolje je odabrati kotao na kruto gorivo ili lož ulje. Ugradnja električnih kotlova i plinske opreme je zabranjena. U glavnom vodu ponekad se stvaraju zračni čepovi – to može dovesti do opasne situacije.

Snaga grijača određuje se na temelju izračuna – 1 kW toplinske energije na 10 m² kuće. Ovisno o kvaliteti izolacije prostorije, dobivenoj vrijednosti dodaje se 10-30%.

Kotao se smješta u zasebnu prostoriju opremljenu prisilnom cirkulacijom zraka. Oprema se postavlja na vatrootporni materijal ili betonirani pod.

Ekspanzijska posuda za gravitacijski sustav grijanja mora biti od čelika. Korištenje polimernih materijala izrazito se ne preporučuje. Za grijanje manje jednokatne kuće odgovara spremnik kapaciteta 8-15 litara.

Za postavljanje cjevovoda koriste se cijevi od sljedećih materijala:

1. Čelične. Odlikuju se visokom toplinskom provodljivošću i otpornošću na visoki tlak. Nedostatak je složenost montaže i potreba za korištenjem opreme za zavarivanje.
2. Polipropilenske. Glavne prednosti: otpornost na temperaturne oscilacije, čvrstoća, nepropusnost i jednostavnost montaže. Vijek trajanja – 25 godina.
3. Metaloplastične. Materijal nije podložan koroziji, sprječava začepljenje kruga. Nedostaci: ograničen radni vijek (do 15 godina) i visoka cijena.
4. Bakrene. Cijevi s maksimalnom toplinskom predajom i otpornošću na visoke temperature – do +500°C. Glavni nedostatak – visoka cijena materijala.

U otvorenom krugu toplinske opskrbe ugrađuju se radijatori izrađeni od metala visoke čvrstoće.

Najrašireniji su čelični modeli. Imaju optimalan omjer osnovnih parametara: izgled, cijena i toplinska snaga.

Čelični radijatori se zbog tankih stijenki, male težine i visokog stupnja toplinske predaje uspoređuju s konvektorima. Oprema brzo zagrijava prostorije zahvaljujući ubrzanom kretanju zraka.

Faze montaže otvorenog sustava

Cijeli proces organizacije gravitacijskog sustava grijanja može se podijeliti u nekoliko faza:

1. Montaža kotla. Oprema se učvršćuje na podnu površinu ili se vješa na zid. Izbor metode ovidi o dimenzijama kotla.
2. Razvod cjevovoda prema odabranoj shemi i razvijenom projektu. Važno je pridržavati se preporučenog kuta nagiba cijevnog kruga.
3. Postavljanje radijatora grijanja i njihovo spajanje na sustav.
4. Montaža ekspanzijske posude i njezino izoliranje.
5. Spajanje svih elemenata, provjera nepropusnosti spojeva i početno pokretanje sustava.

Nakon kotla, na dovodnoj cijevi, poželjno je ugraditi temperaturni senzor za kontrolu učinkovitosti rada sustava grijanja.

Montažu sustava grijanja treba obaviti u toplom dijelu godine. Uređenje glavnog voda i puštanje u pogon trajat će oko jedan tjedan.

Značajke sastavljanja prisilne sheme

Da bi prisilni sustav opravdao očekivanja i ispravno funkcionirao, potrebno je pravilno odabrati cirkulacijsku pumpu i stručno je ugraditi u glavni vod grijanja.

Odabir cirkulacijske crpke

Glavni parametri odabira pumpne opreme: snaga uređaja i tlak. Ove karakteristike određuju se na temelju površine grijanog prostora.

Okvirni pokazatelji:

• za kuće od 250 m² odgovara pumpa snage 3,5 m³/h, a tlak – 0,4 atm.;
• u prostorijama veličine 250-350 m² ugrađuje se uređaj od 4,5 m³/h s tlakom 0,6 atm.;
• ako površina kuće iznosi 350-800 m², tada je preporučljivo nabaviti pumpu snage 11 m³/h, čiji tlak nije manji od 0,8 atm.

Kod temeljitijeg odabira stručnjaci uzimaju u obzir duljinu sustava grijanja, vrstu i broj radijatora, materijal izrade i promjer cijevi, te vrstu kotla.

Ugradnja pumpe u glavni vod

Pumpa se postavlja na povratni vod kako bi kroz uređaj prolazio ne previše vruć medij za grijanje. Na dovodni vod moguća je ugradnja modernih modela od materijala otpornih na visoke temperature.

Prilikom ugradnje pumpe ne smije se poremetiti cirkulacija vode. Važno je da u bilo kojoj točki glavnog voda tijekom rada pumpnog agregata hidrostatski tlak ostane prekomjeran.

Četiri dopuštene sheme sustava grijanja s pumpnom cirkulacijom i ekspanzijskom posudom otvorenog tipa. Hidrostatski tlak ostaje na potrebnoj razini.

Opcija 1. Podizanje ekspanzijske posude. Jednostavan način preopreme sustava prirodne cirkulacije u prisilni. Za provedbu projekta bit će potreban visok tavanski prostor.

Opcija 2. Premještanje spremnika na udaljeni usponski vod. Radno zahtjevan proces rekonstrukcije starog sustava, a za postavljanje novog – neopravdan. Mogući su jednostavniji i uspješniji načini.

Opcija 3. Cijev ekspanzijske posude blizu priključka pumpe. Za promjenu tipa cirkulacije potrebno je odvojiti spremnik od dovodnog voda, a zatim ga spojiti na povratni vod – iza cirkulacijske pumpe.

Opcija 4. Pumpa je uključena u dovodni vod. Najjednostavniji način rekonstrukcije sustava. Nedostatak metode – nepovoljni uvjeti rada pumpe. Neće svaki uređaj izdržati visoke temperature.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Preporuke za sastavljanje sustava grijanja s prirodnom cirkulacijom:

Video #2. Redoslijed ugradnje cirkulacijske pumpe:

Važni aspekti uređenja učinkovitog sustava grijanja su izbor funkcionalne sheme, proračun parametara glavnog voda, odabir komponenata i praćenje tehnologije montaže. Samostalna instalacija moguća je uz posjedovanje vodoinstalaterskih vještina, a izradu detaljnog projekta bolje je povjeriti profesionalcima.

Želite li postaviti pitanje o shemi organizacije i izvedbi razvoda otvorenog kruga vodoopskrbe? Ostavite, molim, komentare u donjem bloku. Ovdje također imate mogućnost postaviti pitanje ili podijeliti zanimljivu činjenicu o temi.