Odprt ogrevalni sistem: principialne sheme in značilnosti ureditve

Zaradi enostavne namestitve, nizke cene in zadostne učinkovitosti odprti ogrevalni sistem še vedno uživa povpraševanje. Ko boste razumeli načelo delovanja, kompletacijo in pravila montaže, boste lahko sami organizirali oskrbo s toploto za hišo.

Povedali vam bomo, kako sestaviti delujočo shemo ogrevanja odprtega tipa. Svetovali vam bomo, kako zgraditi sistem, pri čemer se boste dosledno držali tehnoloških zahtev in norm pri izbiri in povezovanju elementov. Ob upoštevanju naših priporočil boste zgradili brezhibno delujoč učinkovit krog.

Samostojnim mojstrom ponujamo, da se seznanijo s preizkušenimi možnostmi sestave. Predstavljene informacije so dopolnjene z uporabnimi shemami, fotozbirki in video navodili.

Kompletacija in načelo delovanja sistema

V vodnem ogrevalnem sistemu je posrednik pri prenosu toplotne energije od kotlovne naprave do radiatorjev tekočina. Kroženje toplotnega nosilca lahko poteka na velike razdalje in zagotavlja ogrevanje hiš in prostorov različnih površin. To pojasnjuje vsesplošno uvedbo vodnega toplotnega napajanja.

Delovanje ogrevalnega sistema odprtega tipa je možno brez uporabe črpalke. Kroženje toplotnega nosilca temelji na načelih termodinamike. Gibanje vode po ceveh poteka zaradi razlike v gostoti vroče in hladne tekočine ter zaradi naklona položenih cevi.

Nepogrešljiv element sistema je odprta ekspanzijska posoda, v katero se stekajo odvečni segreti toplotni nosilci. Zahvaljujoč rezervoarju pride do samodejne stabilizacije tlaka tekočine. Posoda je nameščena nad vsemi komponentami sistema.

Celoten proces delovanja »odprtega toplotnega napajanja« se pogojno deli na dve stopnji:

1. Dovod. Segreti toplotni nosilec se premika od kotla do radiatorjev.
2. Povratek. Odvečna topla voda vstopi v ekspanzijski rezervoar, se ohladi in vrne v kotel.

V enocevnih sistemih ena glavna linija opravlja funkcijo dovoda in povratka, v dvocevnih shemah sta dovodna in povratna cev neodvisni druga od druge.

Gostota tople vode je nižja od gostote hladne vode, zato v sistemu nastane hidrostatični tlak. Pod tlakom se vroča voda premika proti radiatorjem.

Najenostavnejši in najbolj dostopen za samostojno montažo je enocevni sistem. Zgradba sistema je osnovna.

Osnovna oprema enocevnega ogrevanja vključuje:

• ogrevalni kotel;
• radiatorji;
• ekspanzijska posoda;
• cevi.

Nekateri se odpovejo namestitvi radiatorjev in okoli oboda hiše položijo cev s premerom 8-10 cm. Vendar strokovnjaki ugotavljajo, da se učinkovitost sistema in udobje uporabe pri takšni rešitvi zmanjšata.

Shema gravitacijskega enocevnega sistema odprtega tipa ni energetsko odvisna. Stroški za nakup cevi, armature in opreme so relativno nizki. Možno je delo s kotli različnih tipov.

Bolj zapleteno v zasnovi in dražje pri izvedbi dvocevna možnost ogrevanja. Vendar stroške in zapletenost gradnje v celoti nadomestijo odprava standardnih pomanjkljivosti enocevnih sistemov.

Toplotni nosilec z enako temperaturo se dobavlja skoraj hkrati vsem napravam, ohlajena voda se zbira v povratnem vodu in ne preliva v naslednji radiator.

Za servisiranje vsake naprave v dvocevnem ogrevalnem krogu sta urejena dovodni in povratni vod, zahvaljujoč čemer sistem dobavlja toplotni nosilec enake temperature vsem točkam, ohlajeno vodo pa zbira in usmerja k kotlu povratni vod – vod, neodvisen od dovoda.

Zahteve za ureditev in obratovanje

Pri urejanju oskrbe s toploto hiše je pomembno upoštevati vrsto značilnosti odprtega ogrevalnega sistema:

1. Za zagotovitev normalnega kroženja se kotel namesti na najnižjem mestu voda, ekspanzijska posoda pa na najvišji točki.
2. Optimalno mesto za namestitev ekspanzijske posode je podstrešje. V hladnem obdobju leta je treba posodo in dovodni dvižni vod znotraj neogrevanega podstrešja izolirati.
3. Polaganje voda se izvaja z minimalnim številom zavojev, spojnih in oblikovanih delov.
4. V gravitacijskem ogrevalnem sistemu voda kroži počasi (0,1–0,3 m/s), zato mora segrevanje potekati postopoma. Vretja ni dovoljeno dopustiti – to pospešuje obrabo radiatorjev in cevi.
5. Če pozimi ogrevalni sistem ni v uporabi, je treba tekočino izprazniti – ta ukrep ohrani cevi, radiatorje in kotel nedotaknjene.
6. Raven toplotnega nosilca v ekspanzijski posodi je treba nadzorovati in občasno dopolniti. V nasprotnem primeru lahko v vodu nastanejo zračni mehurčki, ki zmanjšajo učinkovitost radiatorjev.
7. Voda je optimalni toplotni nosilec. Antifriz je strupen, zato ga ni priporočljivo uporabljati v sistemih, ki so v prostem stiku z atmosfero. Njegova uporaba je smiselna, če ni možnosti izpraznitve toplotnega nosilca v neogrevanem obdobju.

Posebna pozornost je namenjena izračunu preseka in naklona cevovoda. Projektne norme so določene v SNiP pod številko 2.04.01-85.

V krogih z gravitacijskim gibanjem toplotnega nosilca je presek cevi večji kot v črpalnih shemah, vendar je skupna dolžina cevovoda manjša skoraj za polovico. Naklon vodoravnih odsekov sistema, ki znaša 2–3 mm na tekoči meter, se uredi le pri montaži oskrbe s toploto z naravnim gibanjem toplotnega nosilca.

Neupoštevanje naklona pri napravah sistemov z naravnim premikanjem toplotnega nosilca vodi do zračenja cevi in nezadostnega segrevanja radiatorjev, oddaljenih od kotla. Posledično se toplotna učinkovitost zmanjša.

Vrste shem odprtega toplotnega napajanja

V odprti shemi ogrevalnega sistema se premikanje toplotnega nosilca izvaja na dva različna načina. Prva možnost je naravna ali gravitacijska cirkulacija, druga pa prisilno ali umetno poganjanje s črpalko.

Izbira sheme je odvisna od števila nadstropij in površine stavbe ter od predvidenega toplotnega režima.

Naravno kroženje v ogrevanju

V gravitacijskem sistemu ni nobenega mehanizma za zagotavljanje gibanja toplotnega nosilca. Proces poteka izključno zaradi širjenja vroče vode. Za delovanje sheme je predviden pospeševalni dvižni vod, katerega višina je vsaj 3,5 m.

Če se zanemari namestitev vertikalnega tranzitnega dvižnega voda, je velika verjetnost, da toplotni nosilec, ki prihaja iz kotla, ne bo razvil zadostne hitrosti.

Sistem oskrbe s toploto naravnega cirkulacijskega tipa je optimalno primeren za stavbe s površino do 60 m². Največja dolžina kroga, ki lahko zagotavlja toploto, se šteje 30 m. Pomemben dejavnik je višina objekta in število nadstropij hiše, ki omogoča namestitev pospeševalnega dvižnega voda.

Shema naravne cirkulacije ni primerna za nizkotemperaturni način uporabe. Nezadostno širjenje toplotnega nosilca ne bo ustvarilo ustreznega tlaka v sistemu.

Možnosti gravitacijske sheme:

1. Priključitev na talno ogrevanje. Na vodni krog, ki vodi do tal, se namesti obtočna črpalka. Preostali sistem deluje v običajnem načinu. Ob izklopu elektrike se hiša še naprej ogreva.
2. Delovanje z bojlerjem. Grelna naprava se namesti na vrhu sistema – nekoliko pod ekspanzijsko posodo.

Za zagotovitev nemotenega delovanja se lahko na bojler namesti črpalka. Potem shema oskrbe s toploto in proizvodnje sanitarne tople vode samodejno preide v kategorijo prisilnih možnosti. Dodatno se vgradi povratni ventil, ki preprečuje recirkulacijo toplotnega nosilca.

Prisilni sistem s črpalko

Z namenom povečanja hitrosti toplotnega nosilca in skrajšanja časa za ogrevanje prostora se vgradi črpalka. Gibanje vodnega toka se poveča na 0,3–0,7 m/s. Intenzivnost prenosa toplote se poveča in veje glavnega voda se enakomerno segrejejo.

Črpalne sheme se gradijo tako odprtega kot zaprtega tipa. V odprtih krogih se ekspanzijska posoda namesti na najvišji točki sistema. Prisotnost črpalke omogoča podaljšanje cevovoda med ogrevalnim kotlom in radiatorji, tako po višini kot po dolžini.

Pomembni vidiki organizacije prisilnega sistema:

1. Shema z vgrajeno črpalko je odvisna od energije. Da se ogrevanje prostora ne prekine ob izpadu elektrike, se črpalna oprema namesti na bypassu.
2. Črpalka se namesti pred vhodom v kotel na povratni cevi. Razdalja do kotla – 1,5 m.
3. Pri namestitvi črpalke se upošteva smer gibanja vode.

Na povratku se montirata dva zaporna ventila in obvodni koleno s cirkulacijsko črpalko. Ob prisotnosti toka v omrežju se ventila zapreta – gibanje toplotnega nosilca poteka skozi črpalko. Če napetosti ni, je treba ventila odpreti – sistem se preklopi na naravno cirkulacijo.

Na dovodnem cevovodu je treba namestiti povratni ventil. Element se namesti takoj za kotlom in preprečuje recirkulacijo toplotnega nosilca med delovanjem črpalke.

Možnosti razvoda cevovoda v sistemu

Od sheme postavitve ogrevalnih naprav in povezovalnih cevi so odvisni učinkovitost, ekonomičnost in estetskost sistema toplote. Izbira razvoda se določi glede na konstrukcijske značilnosti in površino hiše.

Specifika enocevne in dvocevne sheme

Segreta voda prihaja do radiatorjev in nazaj v kotel na različne načine. V enokrožnem sistemu se toplotni nosilec dovaja skozi en vod velikega premera. Cevovod poteka skozi vse radiatorje.

Prednosti enocevnega sistema z naravno cirkulacijo:

• minimalna poraba materiala;
• enostavnost montaže;
• omejeno število cevi znotraj bivalnega prostora;

Glavna pomanjkljivost sheme z eno cevjo, ki opravlja funkciji dovoda in povratka, je neenakomerno segrevanje radiatorjev. Intenzivnost ogrevanja in oddajanje toplote baterij upadata, ko so te bolj oddaljene od kotla.

Pri dolgi verigi razvoda in velikem številu radiatorjev je lahko zadnja baterija popolnoma neučinkovita. »Vroče« ogrevalne naprave je priporočljivo namestiti v prostorih na severni strani, otroških sobah in spalnicah.

Dvocevna shema ogrevanja samozavestno osvaja položaje. Radiatorji povezujejo povratni in dovodni cevovod. Med baterijami in virom toplote nastajajo lokalni obroči.

Glavne prednosti sistema:

• vse ogrevalne naprave se enakomerno segrevajo;
• možnost ločenega uravnavanja ogrevanja vsakega radiatorja;
• zanesljivost delovanja sheme.

Dvokrožni sistem zahteva večje naložbe in delovne stroške. Izvesti montažo dveh vej komunikacij po gradbenih konstrukcijah bo težje.

Dvotobčni sistem se enostavno uravnoteži, saj zagotavlja dovajanje toplotnega nosilca enake temperature v vse ogrevalne naprave. Prostori se segrevajo enakomerno.

Zgornji in spodnji dovod toplotnega nosilca

Odvisno od mesta namestitve glavnega voda, ki dovaja vroč toplotni nosilec, ločimo zgornji in spodnji dovod.

Pri odprtih ogrevalnih sistemih z zgornjim razvodom ni potrebe po uporabi naprav za odvajanje zraka. Odvečni zrak se odvaja skozi površino ekspanzijske posode, ki je v stiku z atmosfero.

Pri zgornjem razvodu se topla voda dviga po glavnem dvižnem vodu in se preko razvodnih cevovodov prenaša v radiatorje. Tak ogrevalni sistem je primeren za eno- in dvonadstropne koče ter zasebne hiše.

Sistem oskrbe s toploto s spodnjim razvodom je precej praktičen. Dovodna cev je nameščena spodaj, poleg povratne cevi. Gibanje toplotnega nosilca poteka od spodaj navzgor. Voda po prehodu skozi radiatorje po povratnem cevovodu potuje v ogrevalni kotel. Radiatorji so opremljeni z ventili Majevskega za odstranjevanje zraka iz cevovoda.

Pri ogrevalnih sistemih s spodnjim razvodom se pojavi potreba po uporabi naprav za odvajanje zraka, od katerih je najpreprostejši ventil Majevskega.

Vertikalni in horizontalni stebri

Glede na vrsto položaja glavnih dvižnih vodov ločimo vertikalne in horizontalne načine razvoda cevovoda. V prvem primeru so radiatorji vseh nadstropij priključeni na vertikalno nameščene dvižne vode.

Vertikalni razvod se uporablja pri opremljanju hiš z dvema, tremi ali več nadstropji s podstrešnim prostorom, znotraj katerega je mogoče položiti in izolirati cevovod.

Značilnosti «vertikalnih» sistemov:

• odsotnost zračnih zapor;
• primeren za ogrevanje visokih stavb;
• poetažni priključek na dvižni vod;
• težave pri namestitvi stanovanjskih toplotnih števcev v večnadstropnih stavbah.

Horizontalni razvod predvideva priključitev radiatorjev enega nadstropja na en sam dvižni vod. Prednost sheme je, da se za napravo uporabi manj cevi, stroški namestitve so nižji.

Vodoravni dvižni vodi se praviloma uporabljajo v eno- in dvonadstropnih prostorih. Ureditev sistema je aktualna v panelno-konstrukcijskih hišah in stanovanjskih stavbah brez pregradnih sten.

Ureditev gravitacijskega tipa ogrevanja

Razvoj projekta samotekalnega sistema je bolje zaupati strokovnjakom za toplotno tehniko. V dokumentu so navedeni vrsta ogrevanja, način priključitve radiatorjev in kroženje toplotnega nosilca, priporočeni parametri opreme, število radiatorjev in dolžina cevovoda.

Izračun sistema toplotnega napajanja

Treba je določiti hidravlične značilnosti sistema, ki bodo kasneje pomagale pravilno izbrati optimalni premer cevovoda.

V naravnem ogrevalnem sistemu je priporočljivo namestiti kotel v kleti ali v pritličnem prostoru. To omogoča povečanje dolžine tranzitnega dvižnega voda.

Za izračun vrednosti cirkulacijskega tlaka (Rc) je treba imeti naslednje podatke:

1. Razdaljo od središča ogrevalnega kotla do središča radiatorja (h). Večja kot je razdalja med temi napravami, stabilnejše je kroženje.
2. Tlak ohlajene (Ro) in segrete (Pr) vode.

Cirkulacijski tlak je odvisen samo od razlike temperature toplotnega nosilca. Natančne vrednosti lahko razberete iz tabelarnih podatkov.

Večja kot je razlika temperatur toplotnega nosilca, višji je tlak v magistrali. Zato je pomembno poskrbeti za »vhodno« temperaturo tekočine.

Na širino preseka cevovoda vpliva vrsta materiala. Premer jeklene cevi mora znašati najmanj 50 mm. Po razvejitvi se presek magistrale zoži za eno velikost. Povratni vod se nasprotno sestavi s kasnejšo razširitvijo.

Posebno pozornost je treba nameniti prostornini ekspanzijske posode. Velikost rezervoarja ne sme biti manjša od 5 % celotne prostornine toplotnega nosilca v sistemu. Neupoštevanje zahteve bo povzročilo izpust vode iz sistema ali pretrganje cevi.

Izbira glavnih komponent

Za odprti sistem je bolje izbrati kotel, ki deluje na trdo gorivo ali kurilno olje. Namestitev električnih kotlov in plinske opreme je prepovedana. V magistrali se včasih tvorijo zračni mehurčki – to lahko privede do nevarnih razmer.

Moč grelnika se določi na podlagi izračuna – 1 kW toplotne energije na 10 m² hiše. Glede na kakovost izolacije prostora se dobljeni vrednosti doda 10–30 %.

Kotel je nameščen v ločenem prostoru, opremljenem s prisilnim kroženjem zraka. Oprema se namesti na ognjevaren material ali na betonirana tla.

Ekspanzijska posoda za gravitacijski ogrevalni sistem mora biti iz jekla. Uporaba polimernih materialov je zelo nepriporočljiva. Za ogrevanje manjše enonadstropne hiše je primerna posoda s prostornino 8–15 litrov.

Za izvedbo cevovoda se uporabljajo cevi iz naslednjih materialov:

1. Jeklene. Odlikuje jih visoka toplotna prevodnost in odpornost na visok tlak. Pomanjkljivost – zahtevnost montaže in potreba po uporabi varilne opreme.
2. Polipropilenske. Glavne prednosti: odpornost na temperaturne spremembe, trdnost, tesnost in enostavnost montaže. Življenjska doba – 25 let.
3. Kovinsko-plastične. Material ni podvržen koroziji, preprečuje zamašitev kroga. Pomanjkljivosti vodov: omejena življenjska doba (do 15 let) in visoka cena.
4. Bakrene. Cevi z največjo toplotno oddajo in odpornostjo na visoke temperature – do +500 °C. Glavna pomanjkljivost – visoka cena materiala.

V odprtem ogrevalnem krogu so nameščeni radiatorji iz visoko trdnih kovin.

Najpogostejši so jekleni modeli. Imajo optimalno razmerje osnovnih parametrov: videz, cena in toplotna moč.

Jeklene radiatorje zaradi tankih sten, majhne teže in visoke stopnje toplotne oddaje primerjajo s konvektorji. Oprema hitro ogreje prostore zaradi pospešenega gibanja zraka.

Faze montaže odprtega sistema

Celoten postopek organizacije gravitacijskega ogrevalnega sistema je mogoče razdeliti na več faz:

1. Montaža kotla. Oprema se pritrdi na talno površino ali obesi na steno. Izbira metode je odvisna od dimenzij kotla.
2. Vodenje cevovoda v skladu z izbrano shemo in izdelanim projektom. Pomembno je upoštevati priporočeni kot naklona cevnega kroga.
3. Namestitev radiatorjev za ogrevanje in priključitev na sistem.
4. Montaža ekspanzijske posode in njena toplotna izolacija.
5. Povezava vseh elementov, preverjanje tesnosti spojev in začetni zagon sistema.

Za kotlom na dovodni cevi je priporočljivo namestiti temperaturni senzor za nadzor učinkovitosti delovanja sistema oskrbe s toploto.

Montažo ogrevalnega sistema je treba izvajati v toplem letnem času. Ureditev glavnega voda in zagon bosta trajala približno en teden.

Posebnosti sestave prisilne sheme

Da bi prisilni sistem upravičil svoj namen in deloval brezhibno, je treba pravilno izbrati obtočno črpalko in jo strokovno vgraditi v glavni vod oskrbe s toploto.

Izbira obtočne črpalke

Glavni parametri izbire črpalne opreme: moč naprave in tlak. Te značilnosti se določijo glede na površino ogrevanega prostora.

Okvirni podatki:

• za hiše do 250 m² je primerna črpalka z močjo 3,5 m³/h in tlakom 0,4 atm;
• v prostorih velikosti 250–350 m² se namesti naprava z močjo 4,5 m³/h in tlakom 0,6 atm;
• če je površina hiše 350–800 m², je smiselno kupiti črpalko z močjo 11 m³/h, katere tlak ni manjši od 0,8 atm.

Pri natančnejšem izboru strokovnjaki upoštevajo dolžino ogrevalnega sistema, vrsto in število radiatorjev, material izdelave in premer cevi ter vrsto kotla.

Namestitev črpalke v magistralo

Črpalka se namesti na povratni vod, da skozi napravo ne teče prevroč nosilec toplote. Na dovodni vod je možna namestitev sodobnih modelov iz materialov, odpornih na visoke temperature.

Pri vgradnji črpalke ne sme biti motena cirkulacija vode. Pomembno je, da v kateri koli točki voda med delovanjem črpalnega agregata hidrostatični tlak ostane presežen.

Štiri dovoljene sheme ogrevalnih sistemov s črpalno cirkulacijo in odprto ekspanzijsko posodo. Hidrostatični tlak se ohranja na zahtevani ravni.

Možnost 1. Dvig ekspanzijske posode. Preprost način preureditve sistema z naravno cirkulacijo v prisilno. Za izvedbo projekta je potrebno visoko podstrešje.

Možnost 2. Premik posode na oddaljeni dvižni vod. Delovno intenziven proces rekonstrukcije starega sistema, za nov sistem pa ni upravičen. Možne so preprostejše in boljše metode.

Možnost 3. Cev ekspanzijske posode blizu priključka črpalke. Za spremembo vrste cirkulacije je treba rezervoar odrezati od dovodnega voda in ga nato priključiti na povratni vod – za obtočno črpalko.

Možnost 4. Črpalka je vključena v dovodni vod. Najpreprostejši način rekonstrukcije sistema. Slabost metode so neugodni pogoji delovanja črpalke. Ne prenese vsaka naprava visokih temperatur.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Priporočila za sestavo ogrevalnega sistema z naravno cirkulacijo:

Video #2. Postopek namestitve obtočne črpalke:

Pomembni vidiki ureditve učinkovitega ogrevalnega sistema so izbira delujoče sheme, izračun parametrov cevovoda, izbor komponent in upoštevanje tehnologije montaže. Samostojna namestitev je možna ob prisotnosti vodovodnih veščin, podrobno načrtovanje projekta pa je bolje prepustiti strokovnjakom.

Želite postaviti vprašanje o shemi organizacije in ureditvi razvoda odprtega kroga oskrbe z vodo? Prosimo, pustite komentarje v spodnjem bloku. Tukaj imate tudi možnost postaviti vprašanje ali sporočiti zanimivo dejstvo na to temo.