Otvorený systém kúrenia: základné schémy a špecifiká inštalácie

Vďaka jednoduchosti inštalácie, nízkej cene a dostatočnej účinnosti je otvorený vykurovací systém naďalej žiadaný. Po pochopení princípu fungovania, kompletizácie a pravidiel montáže budete schopní zorganizovať tepelné zásobovanie domu samostatne.

Povieme vám, ako zostaviť funkčnú schému vykurovania otvoreného typu. Poradíme, ako postaviť systém, pričom sa budeme presne riadiť technologickými požiadavkami a normami pri výbere a spájaní prvkov. S prihliadnutím na naše odporúčania vybudujete spoľahlivo fungujúci efektívny okruh.

Samostatným majstrom ponúkame oboznámenie sa s prakticky overenými variantmi montáže. Predložené informácie sú doplnené užitočnými schémami, fotovýbermi, videoinštrukciami.

Kompletnosť a princíp činnosti systému

V vodnom vykurovacom systéme je sprostredkovateľom pri prenose tepelnej energie z kotolne k radiátorom kvapalina. Cirkulácia teplonosného média môže prebiehať na veľké vzdialenosti, čím zabezpečuje vykurovanie domov a priestorov rôznej veľkosti. To vysvetľuje všestranné zavedenie vodného tepelného zásobovania.

Funkčnosť vykurovacieho systému otvoreného typu je možná bez použitia čerpadla. Cirkulácia teplonosného média je založená na princípoch termodynamiky. Pohyb vody v potrubí nastáva vďaka rozdielu hustoty teplej a studenej kvapaliny, ako aj vďaka sklonu uložených rúr.

Nevyhnutný prvok systému – otvorená expanzná nádrž, do ktorej prichádzajú prebytky zohriatej teplonosnej látky. Vďaka zásobníku dochádza k automatickej stabilizácii tlaku kvapaliny. Nádoba sa inštaluje nad všetky komponenty systému.

Celý proces fungovania „otvoreného zásobovania teplom“ sa podmienečne delí na dve etapy:

1. Prívod. Zohriata teplonosná látka sa pohybuje od kotla k radiátorom.
2. Spätný tok. Prebytok teplej vody vstupuje do expanznej nádrže, ochladzuje sa a vracia sa do kotla.

V jednorúrkových systémoch vykonáva funkciu prívodu a spätného toku jedna hlavná rúra, v dvojrúrkových schémach sú prívodná a spätná rúra navzájom nezávislé.

Hustota teplej vody je nižšia ako hustota studenej, preto v systéme vzniká hydrostatický tlak. Pod tlakom sa horúca voda posúva k radiátorom.

Za najjednoduchší a najdostupnejší na svojpomocnú montáž sa považuje jednorúrkový systém. Konštrukcia systému je elementárna.

Základná výbava jednorúrkového zásobovania teplom zahŕňa:

• vykurovací kotol;
• radiátory;
• expanzná nádoba;
• rúry.

Niektorí sa vzdávajú inštalácie radiátorov a umiestňujú po obvode domu rúru s priemerom 8-10 cm. Odborníci však poznamenávajú, že účinnosť systému a pohodlie prevádzky pri takomto riešení klesá.

Schéma gravitačného jednorúrkového systému otvoreného typu je energeticky nezávislá. Náklady na nákup rúr, armatúr a vybavenia sú pomerne nízke. Je možná práca s kotlami rôznych typov.

Je komplikovanejší na konštrukciu a drahší na realizáciu dvojrúrkový variant vykurovania. Náklady a zložitosť výstavby sú však plne kompenzované odstránením štandardných nedostatkov jednorúrkových systémov.

Teplonosné médium s rovnakou teplotou je dodávané prakticky súčasne do všetkých zariadení, ochladená voda sa zhromažďuje spätným potrubím a nepreteká do nasledujúceho radiátora.

Pre obsluhu každého zariadenia v dvojrúrkovom vykurovacom okruhu sú zriadené prívodné a spätné potrubie, vďaka čomu systém dodáva teplonosné médium rovnakej teploty do všetkých bodov a ochladenú vodu zhromažďuje a smeruje ku kotlu spätné potrubie – nezávislé od prívodu.

Požiadavky na usporiadanie a prevádzku

Pri zriaďovaní tepelného zásobovania domu je dôležité zohľadniť množstvo osobitostí otvoreného vykurovacieho systému:

1. Na zabezpečenie normálnej cirkulácie sa montáž kotla vykonáva v najnižšom mieste potrubia a expanznej nádoby – v najvyššom bode.
2. Optimálne miesto pre umiestnenie expanznej nádoby je podkrovný priestor. V chladnom období roka je potrebné tepelne izolovať nádobu a prívodnú stúpačku v rámci nevykurovaného podkrovia.
3. Pokládka potrubia sa vykonáva s minimálnym počtom ohybov, spojovacích a tvarových dielov.
4. V gravitačnom vykurovacom systéme voda cirkuluje pomaly (0,1-0,3 m/s), preto aj ohrev musí prebiehať postupne. Nedá sa pripustiť varenie – to urýchľuje opotrebovanie radiátorov a potrubí.
5. Ak sa v zime vykurovací systém nepoužíva, kvapalinu je potrebné vypustiť – toto opatrenie udrží potrubia, radiátory a kotol neporušené.
6. Hladinu teplonosného média v expanznej nádrži je potrebné kontrolovať a pravidelne dopĺňať. V opačnom prípade v potrubí vzniknú vzduchové kapsy, ktoré znižujú účinnosť práce radiátorov.
7. Voda je optimálne teplonosné médium. Nemrznúca zmes je toxická, neodporúča sa ju používať v systémoch, ktoré majú voľný kontakt s atmosférou. Jej použitie je účelné, ak nie je možné vypustiť teplonosné médium počas nevykurovaného obdobia.

Osobitná pozornosť sa venuje výpočtu prierezu a sklonu potrubia. Normy projektovania sú regulované normou SNiP číslo 2.04.01-85.

V okruhoch s gravitačným pohybom teplonosného média je veľkosť prierezu potrubia väčšia ako v čerpadlových schémach, ale celková dĺžka potrubia je takmer o polovicu menšia. Sklon horizontálnych úsekov systému, rovný 2 – 3 mm na bežný meter, sa zriaďuje len pri montáži tepelného zásobovania s prirodzeným pohybom teplonosného média.

Nedodržanie sklonu pri zriaďovaní systémov s prirodzeným pohybom teplonosnej látky vedie k zavzdušneniu rúr a nedostatočnému ohrevu radiátorov, vzdialených od kotla. V dôsledku toho sa tepelná účinnosť znižuje.

Typy schém otvoreného tepelného zásobovania

V otvorenej schéme vykurovacieho systému sa pohyb teplonosnej látky uskutočňuje dvoma rôznymi spôsobmi. Prvou možnosťou je prirodzená alebo gravitačná cirkulácia, druhou je nútený alebo umelý pohon pomocou čerpadla.

Výber schémy závisí od počtu podlaží a plochy budovy, ako aj od predpokladaného tepelného režimu.

Prirodzená cirkulácia vo vykurovaní

V gravitačnom systéme chýba akýkoľvek mechanizmus na zabezpečenie pohybu teplonosnej látky. Proces prebieha výlučne vďaka expanzii horúcej vody. Pre funkčnosť schémy je určený zrýchľovací stúpač, ktorého výška je najmenej 3,5 m.

Ak zanedbáme inštaláciu vertikálneho tranzitného stúpača, je vysoká pravdepodobnosť, že teplonosná látka prichádzajúca z kotla nebude vyvíjať dostatočnú rýchlosť

Systém zásobovania teplom s prirodzeným cirkulačným typom je optimálne vhodný pre budovy s rozlohou do 60 m². Maximálnou dĺžkou okruhu, ktorý je schopný zabezpečiť teplo, je považovaný rozvod 30 m. Významným faktorom je výška stavby a počet podlaží domu, ktoré umožňujú inštalovať zrýchľovací stúpač.

Schéma prirodzenej cirkulácie nie je vhodná pre nízkoteplotný režim použitia. Nedostatočná expanzia teplonosnej látky nevytvorí potrebný tlak v systéme.

Možnosti samospádovej schémy:

1. Pripojenie k podlahovému vykurovaniu. Na vodný okruh vedúci k podlahe sa montuje obehové čerpadlo. Zvyšok systému funguje v normálnom režime. Pri výpadku elektriny bude dom naďalej vykurovaný.
2. Práca s boilerom. Ohrievacie zariadenie sa montuje v hornej časti systému – o niečo nižšie ako expanzná nádoba.

Na zabezpečenie nepretržitej prevádzky je možné na boiler nainštalovať čerpadlo. Potom schéma zásobovania teplom a výroby teplej úžitkovej vody (TÚV) automaticky prechádza do kategórie nútených variantov. Dodatočne sa montuje spätný ventil, ktorý zabraňuje recirkulácii teplonosnej látky.

Nútený systém s čerpadlom

S cieľom zvýšiť rýchlosť teplonosnej látky a skrátiť čas na vykurovanie miestnosti sa vstavané čerpadlo. Pohyb prúdu vody sa zvyšuje na 0,3–0,7 m/s. Intenzita prenosu tepla sa zvyšuje a vetvy rozvodu sa ohrievajú rovnomerne.

Čerpacie schémy sa budujú ako otvoreného, tak aj uzavretého typu. V otvorených okruhoch sa expanzná nádoba inštaluje v najvyššom bode systému. Prítomnosť čerpadla umožňuje zväčšiť potrubie medzi vykurovacím kotlom a radiátormi, a to ako na výšku, tak aj na dĺžku.

Dôležité aspekty organizácie núteného systému:

1. Schéma so zabudovaným čerpadlom je závislá od elektrickej energie. Aby sa vykurovanie miestnosti neprerušilo pri výpadku elektrickej energie, čerpacie zariadenie je umiestnené na bypass.
2. Čerpadlo sa inštaluje pred vstupom do kotla na spätnom potrubí. Vzdialenosť od kotla – 1,5 m.
3. Pri inštalácii čerpadla sa zohľadňuje smer pohybu vody.

Na spätnom potrubí sa montujú dva uzatváracie ventily a obtokové koleno s obehovým čerpadlom. Pri prítomnosti prúdu v sieti sú ventily zatvorené – pohyb teplonosnej látky prebieha cez čerpadlo. Ak napätie chýba, ventily je potrebné otvoriť – systém sa prepne na prirodzenú cirkuláciu.

Na prívodnom potrubí je potrebné nainštalovať spätný ventil. Prvok sa umiestňuje hneď za kotlom a zabraňuje recirkulácii teplonosnej látky pri prevádzke čerpadla.

Varianty rozvodov potrubia v systéme

Od schémy umiestnenia vykurovacích telies a spojovacích rúr závisí efektívnosť, hospodárnosť a estetičnosť systému zásobovania teplom. Výber rozvodu sa určuje na základe konštrukčných vlastností a plochy domu.

Špecifiká jednorúrkovej a dvojrúrkovej schémy

Ohriata voda prúdi k radiátorom a späť do kotla rôznymi spôsobmi. V jednookruhovom systéme sa teplonosná látka dodáva cez jedno hlavné potrubie veľkého priemeru. Potrubie prechádza cez všetky radiátory.

Výhody jednorúrkového systému so samocirkuláciou:

• minimálna spotreba materiálov;
• jednoduchá inštalácia;
• obmedzené množstvo rúr vnútri obytnej miestnosti.

Hlavnou nevýhodou schémy s jednou rúrou, ktorá plní funkcie prívodu a spiatočky, je nerovnomerné zahrievanie vykurovacích radiátorov. Intenzita ohrevu a tepelný výkon batérií klesá s ich vzdialenosťou od kotla.

Pri dlhom reťazci rozvodu a veľkom počte radiátorov sa môže posledná batéria ukázať ako úplne neefektívna. «Horúce» vykurovacie telesá sa odporúča inštalovať v miestnostiach na severnej strane, detských izbách a spálňach.

Dvojrúrková schéma vykurovania si sebavedome dobýva pozície. Radiátory spájajú spätné a prívodné potrubie. Medzi batériami a zdrojom tepla sa vytvárajú lokálne okruhy.

Hlavné výhody systému:

• všetky vykurovacie telesá sa rovnomerne zahrievajú;
• možnosť regulácie ohrevu každého radiátora samostatne;
• spoľahlivosť prevádzky schémy.

Dvojokruhový systém si vyžaduje väčšie investície a pracovné náklady. Vykonať montáž dvoch vetiev komunikácií na stavebných konštrukciách bude náročnejšie.

Dvojrúrkový systém sa ľahko vyvažuje, čím zabezpečuje dodávku teplonosného média rovnakej teploty do všetkých vykurovacích telies. Miestnosti sa vyhrievajú rovnomerne.

Horné a spodné privádzanie teplonosného média

V závislosti od umiestnenia hlavného potrubia, ktoré dodáva horúce teplonosné médium, rozlišujeme horné a dolné privádzanie.

V otvorených vykurovacích systémoch s horným rozvodom nie je potrebné používať zariadenia na odvod vzduchu. Jeho prebytok sa odvádza cez povrch expanznej nádoby, ktorá je v kontakte s atmosférou.

Pri hornom rozvode teplá voda stúpa po hlavnej stúpačke a cez rozvádzacie potrubia sa prenáša do radiátorov. Inštalácia takéhoto vykurovacieho systému je vhodná v jednoposchodových a dvojposchodových chatách a súkromných domoch.

Systém zásobovania teplom s dolným rozvodom je pomerne praktický. Prívodné potrubie je umiestnené dole, vedľa spätného potrubia. Pohyb teplonosného média smeruje zdola nahor. Voda po prechode cez radiátory smeruje spätným potrubím do vykurovacieho kotla. Batérie sú vybavené kohútikmi Majevského na odstránenie vzduchu z potrubia.

V vykurovacích systémoch s dolným rozvodom vzniká potreba používať zariadenia na odvod vzduchu, z ktorých najjednoduchší je kohútik Majevského.

Vertikálne a horizontálne stúpačky

Podľa typu umiestnenia hlavných stúpačiek rozlišujeme vertikálne a horizontálne spôsoby rozvodu potrubia. V prvom variante sú radiátory všetkých poschodí pripojené k vertikálne umiestneným stúpačkám.

Vertikálny rozvod sa používa pri zariaďovaní domov s dvoma, tromi a viac poschodiami s podkrovným priestorom, v rámci ktorého je možné položiť a izolovať potrubie.

Vlastnosti «vertikálnych» systémov:

• absencia vzduchových vreciek;
• vhodný pre zásobovanie teplom výškových budov;
• poschodové pripojenie k stúpačke;
• ťažkosti pri inštalácii bytových meračov tepla v viacposchodových domoch.

Horizontálny rozvod zahŕňa pripojenie radiátorov jedného poschodia k jednej stúpačke. Výhodou schémy je, že na inštaláciu sa používa menej rúr a náklady na inštaláciu sú nižšie.

Horizontálne stúpačky sa spravidla používajú v jedno- a dvojposchodových priestoroch. Usporiadanie systému je aktuálne v panelovo-rámových domoch a obytných budovách bez priečok.

Usporiadanie gravitačného typu vykurovania

Vypracovanie projektu samospádového systému je lepšie zveriť odborníkom na tepelnú techniku. V dokumente sa uvádza typ vykurovania, spôsob pripojenia radiátorov a cirkulácie teplonosného média, odporúčané parametre zariadenia, počet radiátorov a dĺžka potrubia.

Výpočet systému tepelného zásobovania

Je potrebné určiť hydraulické charakteristiky systému, ktoré v ďalšom pomôžu správne zvoliť optimálny priemer potrubia.

V prirodzenom vykurovacom systéme sa odporúča inštalovať kotol v suteréne alebo v pivničnom priestore. To umožňuje zväčšiť dĺžku tranzitnej stúpačky.

Na výpočet hodnoty cirkulačného tlaku (Rc) je potrebné mať nasledujúce údaje:

1. Vzdialenosť od stredu vykurovacieho kotla po stred radiátora (h). Čím väčšia je vzdialenosť medzi týmito zariadeniami, tým stabilnejšia je cirkulácia.
2. Tlak vychladnutej (Po) a ohriatej (Pr) vody.

Cirkulačný tlak závisí len od rozdielu teploty teplonosného média. Presné hodnoty možno získať z tabuľkových údajov.

Čím väčší je rozdiel teplôt teplonosného média, tým je tlak v potrubí vyšší. Preto je dôležité postarať sa o «vstupnú» teplotu kvapaliny.

Na šírku prierezu potrubia vplýva typ materiálu. Priemer oceľovej rúry musí byť aspoň 50 mm. Po rozvetvení sa prierez potrubia zúži o jeden rozmer. Spiatočka, naopak, sa komponuje s následným rozšírením.

Osobitná pozornosť sa venuje objemu expanznej nádoby. Veľkosť zásobníka nesmie byť menšia ako 5% celkového objemu teplonosného média v systéme. Nedodržanie požiadavky povedie k vypusteniu vody zo systému alebo k prasknutiu potrubí.

Výber základných komponentov

Pre otvorený systém je lepšie vybrať kotol pracujúci na tuhé palivo alebo vykurovací olej. Inštalácia elektrických kotlov a plynového zariadenia je zakázaná. V potrubí sa občas tvoria vzduchové bubliny – to môže viesť k havarijnej situácii.

Výkon ohrievača sa určuje na základe výpočtu – 1 kW tepelnej energie na 10 m² domu. V závislosti od kvality zateplenia miestnosti sa k získanej hodnote pripočíta 10-30%.

Kotol je umiestnený v samostatnej miestnosti vybavenej nútenou cirkuláciou vzduchu. Zariadenie sa inštaluje na ohňovzdorný materiál alebo na vybetónovanú podlahu.

Expanzná nádoba pre vykurovací systém gravitačného typu musí byť z ocele. Použitie polymérových materiálov je veľmi nežiaduce. Pre vykurovanie malého jednopodlažného domu postačí zásobník s objemom 8 – 15 litrov.

Na vybudovanie potrubia sa používajú rúry z nasledujúcich materiálov:

1. Oceľové. Vyznačujú sa vysokou tepelnou vodivosťou a odolnosťou voči vysokému tlaku. Nevýhodou je náročná montáž a potreba použitia zváracieho zariadenia.
2. Polypropylénové. Hlavné výhody: odolnosť voči teplotným výkyvom, pevnosť, tesnosť a jednoduchá montáž. Životnosť je 25 rokov.
3. Kovoplastové. Materiál nepodlieha korózii, zabraňuje upchávaniu okruhu. Nevýhody potrubia: obmedzená životnosť (do 15 rokov) a vysoká cena.
4. Medené. Rúry s maximálnym odovzdávaním tepla a odolnosťou voči vysokým teplotám – do +500 °C. Hlavnou nevýhodou je vysoká cena materiálu.

V otvorenom okruhu tepelného zásobovania sa inštalujú radiátory vyrobené z vysoko pevných kovov.

Najbežnejšie sú oceľové modely. Majú optimálny pomer hlavných parametrov: vzhľad, cena a tepelný výkon.

Oceľové radiátory sa vďaka tenkým stenám, nízkej hmotnosti a vysokému stupňu tepelného odovzdávania prirovnávajú ku konvektorom. Zariadenie rýchlo vykuruje miestnosti vďaka zrýchlenému pohybu vzduchu.

Etapy montáže otvoreného systému

Celý proces organizácie gravitačného vykurovacieho systému možno rozdeliť do niekoľkých etáp:

1. Montáž kotla. Zariadenie sa upevňuje na podlahu alebo sa vešia na stenu. Výber metódy závisí od rozmerov kotla.
2. Rozvod potrubia podľa zvolenej schémy a vypracovaného projektu. Dôležité je dodržať odporúčaný uhol sklonu rúrového okruhu.
3. Inštalácia radiátorov vykurovania a ich pripojenie k systému.
4. Montáž expanznej nádoby a jej izolácia.
5. Spojenie všetkých prvkov, kontrola tesnosti spojov a spustenie systému.

Za kotlom, na prívodnom potrubí, je vhodné nainštalovať teplotný senzor na kontrolu účinnosti vykurovacieho systému.

Montáž vykurovacieho systému je potrebné vykonať v teplom období roka. Vybudovanie hlavného potrubia a uvedenie do prevádzky zaberie približne jeden týždeň.

Zvláštnosti montáže nútenej schémy

Aby nútený systém splnil svoju úlohu a fungoval spoľahlivo, je potrebné správne vybrať cirkulačné čerpadlo a odborne ho začleniť do hlavného potrubia vykurovania.

Výber obehového čerpadla

Hlavné parametre výberu čerpadlového zariadenia: výkon zariadenia a tlak. Tieto charakteristiky sa určujú na základe plochy vykurovaného priestoru.

Orientačné ukazovatele:

• pre domy s rozlohou 250 m² postačuje čerpadlo s výkonom 3,5 m³/h a tlakom 0,4 atm;
• v miestnostiach s rozlohou 250 – 350 m² sa inštaluje čerpadlo s výkonom 4,5 m³/h a tlakom 0,6 atm;
• ak je plocha domu 350 – 800 m², je vhodné zakúpiť čerpadlo s výkonom 11 m³/h a tlakom najmenej 0,8 atm.

Pri dôkladnejšom výbere odborníci zohľadňujú dĺžku vykurovacieho systému, typ a počet radiátorov, materiál výroby a priemer rúr, ako aj typ kotla.

Inštalácia čerpadla do potrubia

Umiestnenie čerpadla sa vykonáva na spätnom potrubí, aby zariadením prechádzalo nie príliš horúce teplonosné médium. Na prívodné potrubie je možná inštalácia moderných modelov z materiálov odolných voči vysokým teplotám.

Pri začlenení čerpadla nesmie byť narušená cirkulácia vody. Je dôležité, aby v ktoromkoľvek bode hlavného potrubia počas prevádzky čerpadlovej jednotky zostával hydrostatický tlak pretlakový.

Štyri prípustné schémy vykurovacích systémov s čerpadlovým obehom a expanznou nádobou otvoreného typu. Hydrostatický tlak sa udržiava na požadovanej úrovni.

Možnosť 1. Zdvihnutie expanznej nádoby. Jednoduchý spôsob prestavby systému s prirodzeným obehom na nútený. Na realizáciu projektu je potrebný vysoký podkrovný priestor.

Možnosť 2. Presun nádoby na vzdialenú stúpačku. Prácny proces rekonštrukcie starého systému, a pre nový systém nie je opodstatnený. Možné sú jednoduchšie a úspešnejšie spôsoby.

Možnosť 3. Potrubie expanznej nádoby v blízkosti prípojky čerpadla. Na zmenu typu obehu je potrebné odpojiť nádobu od prívodného potrubia a následne ju pripojiť k spätnému potrubiu – za cirkulačným čerpadlom.

Možnosť 4. Čerpadlo je zapojené do prívodného potrubia. Najjednoduchší spôsob rekonštrukcie systému. Nevýhodou metódy sú nepriaznivé prevádzkové podmienky čerpadla. Nie každé zariadenie vydrží vysoké teploty.

Závery a užitočné video k téme

Video #1. Odporúčania na montáž vykurovacieho systému s prirodzeným obehom:

Video #2. Postup inštalácie cirkulačného čerpadla:

Dôležitými aspektmi zariadenia efektívneho vykurovacieho systému sú výber funkčnej schémy, výpočet parametrov hlavného potrubia, výber komponentov a dodržiavanie technológie montáže. Vlastnoručná inštalácia je možná, ak máte inštalatérske zručnosti, ale vypracovanie podrobného projektu je lepšie zveriť odborníkom.

Chcete sa spýtať na schému organizácie a usporiadania rozvodov otvoreného okruhu zásobovania vodou? Zanechajte, prosím, komentáre v bloku umiestnenom nižšie. Tu máte tiež možnosť položiť otázku alebo oznámiť zaujímavý fakt k téme.