Почему закипает вода в котле отопления?

В чем преимущества открытой системы отопления? Схема установки и принцип работы

Основное отличие открытых или гравитационных систем (ОС) от закрытых состоит в том, что в ОС теплоноситель сообщается с окружающим воздухом в открытом расширительном баке.

Теплоноситель находится в системе под атмосферным давлением, избыточное давление отсутствует.

Описание системы отопления открытого типа: что это такое

Отопительный контур ОС состоит из котла, расположенного в самой нижней точке здания – подвале или приямке.

От котла отходит вертикальный стояк подачи теплоносителя в верхнюю точку здания (чердак или мансарду), где расположен расширительный бак (РБ).

От РБ по верху здания отходят горизонтальные трубы с небольшим уклоном к вертикальным стоякам, по которым теплоноситель доставляется к радиаторам.

От приборов отопления по низу помещения отходит магистраль обратки также с небольшим уклоном в сторону котла.

Принцип работы

Схематично отопительный контур ОС можно представить в виде длинного вертикального кольца. Одна сторона кольца – с горячей водой (стояк подачи от котла к РБ), другая сторона – с холодной (стояк с обраткой от радиаторов). Плотность горячего теплоносителя меньше, чем холодного – от нагревания вода расширяется.

Следовательно, вес воды и давление водяного столба в холодной части контура будет выше, чем вес воды и давление столба в горячей ветке.

По закону сообщающихся сосудов жидкость будет стремиться к уравновешиванию давлений – к переходу из холодной ветки в горячую.

Так как контур – это такое замкнутое кольцо, происходит циркуляция или самотёк теплоносителя.

В ОС из физического принципа циркуляции следуют три конструктивные особенности системы:

• Стояк подачи максимально утепляется по всей высоте.
• Котёл находится как можно ниже последнего радиатора.
• В контуре имеется ёмкость для выхода избыточного объёма нагретого теплоносителя – расширительный бак (для обеспечения пониженной плотности и низкого давления водяного столба в нагретой ветке).

С естественной циркуляцией

Теплоноситель при естественной циркуляции движется под действием циркуляционного напора Pн (в мм. водного столба):

Pн=H x (pхол – pгор).

• Н – перепад высот между котлом и последним радиатором, м;
• pхол — плотность воды в холодном стояке обратки, кг/м³;
• pгор — плотность воды в горячем стояке подачи, кг/м³.

Во время циркуляции по контуру теплоноситель тратит часть давления на преодоление гидравлического сопротивления труб, радиаторов, запорной арматуры. Поэтому при проектировании ОС выбирают материалы с низким гидравлическим сопротивлением, чтобы они в сумме не превышали расчётный напор Pн(не запирали систему).

Важно! В теплоносителе ОС присутствует воздух, который подмешивается в расширительном бачке. Для удаления воздуха трубы делают с наклоном не менее 3–5 мм на п. м. трубы.

С циркуляцией от насоса

Для увеличения естественного напора в контур ОС включают циркуляционный насос.

Существует два места врезки насоса в существующую ОС:

1. На трубе обратки перед котлом. Расширительный бачок при этом переподключают к трубе обратки перед насосом (в зоне всасывания).
2. На верхней подающей трубе сразу после точки подключения расширительного бачка.

Справка! Место врезки насоса оборудуют байпасом с лепестковым обратным клапаном.

Однотрубная

Однотрубная система с естественной циркуляцией делается только с верхней раздачей теплоносителя.

Все радиаторы в стояке однотрубной ОС соединяются последовательно – выход одной батареи подключается ко входу другой.

• Малое количество труб.
• Простота монтажа.

• Несбалансированность системы – верхние батареи горячие, нижние – холодные. Для выравнивания температурного режима нижние радиаторы устанавливают с большим количеством секций.
• Невозможность проведения терморегуляции из-за высокого сопротивления регулирующих кранов.

Двухтрубная

Двухтрубная система характеризуется тем, что к каждому радиатору подходят две трубы: одна доставляет горячий теплоноситель от стояка подачи, другая отводит охлаждённую воду в стояк обратки.

Плюсы двухтрубной системы:

• Сбалансированность всех батарей по температуре.
• Радиатор можно заменить без отключения котла.

• Увеличенный расход труб.
• Трудоёмкость монтажа.

С верхней подачей

Горячая вода подаётся от котла вверх по вертикальному стояку на чердак или под крышу, откуда разводится по лежакам к вертикальным радиаторным веткам (как однотрубным, так и двухтрубным). Пройдя радиаторы, охлаждённый теплоноситель собирается в обратку и поступает в котёл.

С нижней подачей

При нижней подаче нагретый теплоноситель поступает в радиаторные ветки снизу вверх. Трубопроводы подачи и обратки прокладываются рядом друг с другом на уровне пола.

Внимание! Такая система не загромождает помещение обилием труб, но требует установки кранов Маевского на каждый радиатор для выпуска воздуха.

• Простота монтажа.
• Долговечность.
• Для циркуляции не требуется электроэнергия.
• Система саморегулирующаяся – скорость теплоносителя зависит от температуры в комнатах.

• Подходит не для всех помещений – нужен чердак, где ставится расширительный бак и прокладываются горизонтальные трубы.
• Требует как можно более низкого расположения котла – в приямке или подвале.
• Медленный нагрев при запуске.
• Непрезентабельный внешний вид (железные трубы большого диаметра, чугунные радиаторы).
• Малый радиус действия – не более 30 метров от котла.
• Невозможность использования антифриза из-за ядовитости испаряемых паров.

Монтаж открытой системы отопления: фото

Перед монтажом необходимо выполнить расчёт радиаторов, гидравлический расчёт циркуляционного напора, разработать монтажную схему, составить перечень материалов и комплектующих.

Фото 1. Отопительный газовый котел стального цвета напольного типа, установленный в помещении со всем оборудованием.

ОС состоит из следующих элементов:

• Отопительный котёл – газовый или твердотопливный.
• Трубы.
• Расширительный бак.
• Радиаторы.
• Арматура (краны, обвязка котла, клапаны).
• Циркуляционный насос (опционально).

Фото 2. Циркуляционный насос, врезанный в трубы, повышает эффективность работы всей отопительной системы.

• Уклон труб горизонтальных лежаков подачи и обратки — не менее 3–5 ммна погонный метр.
• Используют трубы диаметром не менее 30 мм.
• Объем расширительного бака 15% от общего объёма теплоносителя.

Фото 3. Расширительный бачок, выполненный из металла, монтированный под потолком чердачного помещения частного дома.

Схема

На схеме, выполненной в удобном масштабе на листе миллиметровой бумаги, должны быть указаны:

• Габариты помещений, где проходят трубы ОС.
• Схема расположения труб.
• Места размещения радиаторов, котла (с обеспечением необходимого перепада высоты между котлом и радиаторами), расширительного бачка, трубной арматуры.
• Размеры заготовок труб.
• Элементы крепежа труб к элементам здания.

1. Подготовить комплект необходимого инструмента (в зависимости от выбранного материала труб).
2. Выполнить монтаж котла и котельного оборудования согласно руководству по эксплуатации котла.
3. Изготовить расширительный бак, установить его на чердаке.
4. Выполнить монтаж вертикального стояка.
5. Установить радиаторы в комнатах.
6. Произвести окончательный монтаж труб, соединяющих все элементы системы.
7. Выполнить теплоизоляцию расширительного бака.
8. Заполнить систему.
9. Проверить систему на герметичность.
10. Произвести пробный запуск.

Расширительный бачок для ОС

В качестве расширительного бака (РБ) может служить любая открытая самодельная металлическая ёмкость или фляга с требуемым объёмом не менее 15% от общего объёма теплоносителя в системе.

РБ выполняет следующие функции:

• Служит буферной ёмкостью для размещения излишков теплоносителя, которые возникают из-за расширения жидкости при нагреве в котле.
• Обеспечивает атмосферное давление в системе.
• Является элементом, через который систему покидают пузырьки воздуха. Всплытие пузырьков воздуха обеспечивается уклоном труб.

Рекомендации по монтажу:

• Монтаж вертикального стояка от котла следует выполнять из стальной трубы диаметром 40–50 мм.
• Размер остальных труб – чем больше, тем лучше (меньше гидравлическое сопротивление).
• Лучше всего использовать чугунные радиаторы.
• Стараться минимизировать количество поворотов труб и запорно-регулирующей арматуры.
• Применять только полнопроходные шаровые краны.

Особенности установки в частном доме

Перед работой следует убедиться в том, что конструкция дома отвечает требованиям самотечной системы:

• Небольшая площадь (не более 150 м²).
• Наличие чердака.
• Возможность низкой установки котла по отношению к последнему радиатору.

Что делать, если в баке быстро закипает вода?

Если обнаружено, что вода закипает быстро, нужно как можно быстрее выполнить весь комплекс действий по аварийной остановке котла (перечисленных в инструкции по эксплуатации), чтобы избежать разрушения оборудования.

Затем надо разобраться с причинами.

Если вода закипела при первом запуске котла, то необходимо проверить гидравлический расчёт и правильность выбора и монтажа всех элементов.

Если вода закипает спустя какое-то время после нормальной работы, то нужно проверить следующие параметры:

• уровень теплоносителя в системе (необходимость подпитки);
• работоспособность котла;
• нормальную работу обратного клапана (при наличии насоса с байпасом);
• нормальную работу расширительного бака.

Полезное видео

В видео представлено, как работает обычная однотрубная отопительная система с естественной циркуляцией.

Дёшево, надёжно и практично

ОС проста в эксплуатации и дешева в монтаже.

Для осуществления циркуляции в самотечной системе нужно знать принцип её действия и иметь точный гидравлический расчёт всех элементов, для чего рекомендуется обратиться к специалистам.