Системы отопления с насосной циркуляцией


Принцип работы самотечной системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя обеспечивается разницей температур на выходе из котла и на входе в него. Эта, проверенная временем и практикой схема не только работала долгие десятилетия, но используется еще и сейчас при отоплении небольших объектов.

Тем не менее, они уже уступили пальму первенства системам с принудительным движением теплоносителя. Это более выгодный и практичный вариант организации отопления двух и более этажных здания и помещений большой площади. Движение теплоносителя в такой системе обеспечивает специально е устройство — циркуляционный насос.

Функциональные тонкости насоса

В движении жизнь веселее! Это у людей… А в отоплении более высокая скорость движения теплоносителя по контуру позволяет получить целый ряд преимуществ. Естественно, недостатки и тут нашли свое место. Разберемся…

Самотечные контуры отопления частных домов страдают таким «недугом» — неравномерный прогрев различных помещений дома. Жарче всего в комнатах, которые находятся ближе к началу движения теплоносителя по контуру, то есть у котла. А дальние помещения просто не прогреваются, так как теплоноситель вследствие малой скорости движения отдавал «львиную» часть своего тепла в начале своего пути.


Создание принудительного движения теплоносителя циркуляционным насосом способствует более равномерному прогреву радиаторов во всех помещениях, благодаря более высокой скорости движения жидкости.

Особенности выбора оборудования

Правильный выбор циркуляционного насоса позволит вам найти оптимальный баланс между эффективно функционирующим отоплением и излишними затратами на электроэнергию при повышенном звуковом фоне работы насоса. Объясняем: сильно мощный насос будет «кушать» много «киловатт-часов» (а он работает фактически круглосуточно), а малая мощность — не «продавит» теплоноситель через весь контур системы.

Циркуляционный насос
Циркуляционный насос

О том, как правильно выбрать агрегат и иметь представление о его устройстве, читайте статью «Подбор и расчет циркуляционного насоса для системы отопления». А здесь мы разберемся в правильных способах «интеграции сего устройства в контур отопления.


Остановимся только на том, что для бытовых систем преимущественно используются насосы «мокрого» типа — они фактически погружены в теплоноситель (воду), которую перекачивают. За счет этого они работают очень тихо, в отличие от «сухих» собратьев, которым, в силу своего шумного поведения, больше подходят промышленные объекты, котельные офисных зданий и пр.

Контакт с водой вызывает коррозию, поэтому детали такого оборудования делают из нержавеющей стали, а корпуса из бронзы или латуни.

Выбор места установки

При выборе «места жительства» циркуляционного «двигателя» воды в системе желательно (для вашего же спокойствия) учитывать такие моменты:

  1. Если насос устанавливается в старую систему — она обязательно должна быть промыта .
  2. Место установки должно быть доступно — возможно понадобится в дальнейшем иметь доступ к насосу для обслуживания или замены.
  3. Преимущественно их ставят на обратную магистральную трубу поблизости от расширительного бачка. Там температура теплоносителя ниже, что более безопасно для устройства.
  4. Современные циркуляционные агрегаты для систем отопления способны выдерживать и высокую температуру. Поэтому они могут быть установлены и на подающую трубу системы. Главное убедиться согласно технической документации на устройство, что оно способно работать при высоких температурах. Это целесообразно делать при использовании устройств со встроенной функцией регулировки скорости и при использовании «ночного режима».

  5. Обратите внимание! Насос «мокрого типа» может быть установлен как угодно в плане направления трубопровода. Но! ОБЯЗАТЕЛЬНО его вал должен быть расположен ГОРИЗОНТАЛЬНО! И его положение должно исключать возможность попадания воды в клеммную коробку.
  6. Перед первым запуском системы отопления после летнего периода необходимо проверить работоспособность самого устройства — ротор двигателя мог заблокироваться отложениями из теплоносителя.
Памятка для правильной установки и позиционирования устройства
Памятка для правильной установки и позиционирования устройства

Схемы установки

Установка циркуляционного агрегата в систему, которая изначально планировалась или уже функционировала, как самотечная (с естественной циркуляцией) выполняется по приведенной ниже схеме. Такие системы обычно однотрубные и некоторая неравномерность нагрева может все еще наблюдаться в различных помещениях. При таком подключении расход теплоносителя постоянен.


Схема установки насоса в однотрубную систему с естественной циркуляцией
Схема установки насоса в однотрубную систему с естественной циркуляцией

При монтаже двухтрубной системы отопления насос устанавливается аналогичным способом, только наблюдаются некоторые изменения в «поведении» системы. Так использование терморегуляторов на радиаторах может привести к изменению расхода теплоносителя. Для таких систем характерен более высокий температурный перепад.

Схема двухтрубной системы с циркуляционным насосом
Схема двухтрубной системы с циркуляционным насосом

Схема включает:


  1. Котел;
  2. автоматический клапан воздушный;
  3. терморегулятор на радиаторе;
  4. радиатор отопления;
  5. клапан балансировочный;
  6. бак расширительный мембранного типа;
  7. кран шаровой;
  8. фильтр сетчатый грубой очистки;
  9. насос циркуляционный;
  10. термометр, манометр или термоманометр;
  11. клапан предохранительный.

Правильная установка

Для подключения циркуляционного нагнетателя в готовую систему отопления с естественным током теплоносителя организовывается своеобразная «транспортная развязка»: основная труба и «объезд» через магистраль насоса.

Для этого в разрез основной трубы ставится обратный клапан (автоматический вариант) или шаровой кран соответствующего типоразмера.

Принцип «врезки» (подключения) насоса в систему отопления
Принцип «врезки» (подключения) насоса в систему отопления

На вваренные в основную трубу с двух сторон от крана сгоны устанавливаются два шаровых крана, с которым подключается через дополнительные трубы и фитинги сам насос. Краны предназначены для перекрывания движения теплоносителя при обслуживании или демонтаже насоса.

Важный момент! Перед фильтром необходимо установить в обязательном порядке фильтр механической очистки воды, так как даже мелкие частицы, находящиеся в воде системы, при их достаточном количестве могут повредить насос.

Проверка работоспособности агрегата проводится после его подключения, заполнения всей системы теплоносителем и удаления из нее воздушных пробок. Воздух из корпуса нагнетателя выпускается через центральный винт, находящийся на его крышке. Полное удаление воздуха подтвердит выступившая вода. Малошумный режим работы и равномерно прогретые все батареи будут свидетельством правильного выбора параметров агрегата.

Обеспечение «бесперебойности» в работе

Питание циркуляционного насоса осуществляется от сети переменного электрического тока (~220В). И эта его «черта» ставит под угрозу функционирование системы в случае прекращения энергоснабжения объекта. Где искать выход и какой?


Спасительным вариантом может быть схема с использованием источника бесперебойного питания. Он должен иметь запас емкости аккумуляторов для поддержания работы насоса (и котла газового при необходимости) до 12 часов в случае отсутствия внешнего энергоснабжения и при этом выдавать «переменный» ток без искажения его «синусоиды».

Электросхема подключения ИБП с системе отопления
Электросхема подключения ИБП с системе отопления

ИБП, относительно их функциональности можно разделить на:

  • устройства, которые ток сети (при его наличии) пропускают через себя «транзитом», не изменяя его параметров. При исчезновении внешнего питания или несоответствия его параметров номинальным значениям устройство переходит автоматически в режим «оффлайн» в включая в работу аккумуляторную батарею;
  • аппараты с линейно-интерактивным «характером поведения» — они позволяют корректировать параметры (преимущественно ступенчато), проходящего через него электрического тока от внешней сети в пределах ±20% от номинала;

  • агрегаты, обеспечивающие постоянное питание оборудования от аккумулятора(ов), который(е) периодически подзаряжается от внешней сети. Такие аппараты способны работать с входным электрическим током с широким разбросом параметров, обеспечивая на выходе стабильное напряжение питания для потребителей. Это оптимальный вариант для отопительного оборудования, снабженного электроникой, чувствительной к некачественному «питанию», но и не дешевый в обслуживании.

Электросхема питания может включать и бензиновые (дизельные) автономные генераторы, но их для «успокоения совести», устранения «скачков» напряжения и гарантии надежной работы электроники все подключения оборудования обязательно следует выполнять через надежный стабилизатор или ИБП.

Итоги

Целесообразность установки циркуляционного насоса в систему отопления уже ни у кого не вызывает сомнения. Другое дело, что монтаж устройства в систему должен быть выполнен грамотно и надежно. Практика эксплуатации агрегата в системе уже в первые дни должна подтвердить эффективность его работы быстрым прогревом радиаторов всех отапливаемых помещений.

Источник: plusteplo.ru

Отличия работы систем с естественной и принудительной циркуляцией


Отопление с использованием циркуляционного насоса учитывает все недостатки его аналога с естественным движением теплоносителя: в нем можно увеличить протяженность трубопровода, регулировать температурный режим и получить равномерный обогрев всего жилья. Чтобы понять, с чем связаны ее улучшения, нужно рассмотреть работу каждой из них.

Принцип работы отопления при естественной циркуляции

Она осуществляется следующим образом: теплоноситель поступает в радиаторы за счет разницы температур горячей и холодной воды. При нагревании жидкости от котла горячая вода становится легче за счет уменьшения плотности. Так, она движется вверх по подающему стояку, а затем перетекает по трубам вниз к отопительным приборам, проходя сквозь них и отдавая тепло, потом возвращается по «обратке» к котлу.

Принцип системы с принудительной циркуляцией

Такая отопительная система имеет следующий принцип действия: нагрев осуществляется за счет введения в систему насоса, который увеличивает напор теплоносителя. Это делает возможным подключение отопления с любыми радиаторами и трубопроводами.

Он позволяет расширить возможности естественного отопления, создать несколько вариантов его завязки и упростить устройство. При использовании насоса нет нужды в трубах с большим диаметром, которые необходимы при естественной циркуляции. От этого внешний вид развязки отопления только выигрывает.


Принцип действия отопительной системы основывается на использовании циркуляционного насоса:

Он позволяет расширить возможности естественного отопления, создать несколько вариантов его завязки и упростить устройство. При использовании насоса нет нужды в трубах с большим диаметром, что является главным условием при естественной циркуляции. От этого внешний вид развязки отопления только выигрывает.

Так, работа закрытой системы схожа с отоплением, основанным на естественной циркуляции, но она получается более продуктивной, так как встроенный в нее насос обеспечивает высокую скорость теплоносителя и тем самым гарантирует ускоренное прогревание всего жилья.

Подключение радиаторов системы

Подключение радиатора выполняется обычным способом: трубопровод с горячей водой располагается вверху, а с холодной — внизу на выход. Для небольшого дома подойдут трубы с диаметром 20 дюймов, а если сооружение большое, то нужно устанавливать трубы с размером диаметра 25.

На каждую батарею устанавливаются регулировочные краны, которые необходимы для равномерного нагревания всех радиаторов. Естественно, что близлежащие к котлу отопительные приборы нагреваются быстрее и сильнее, а самые последние могут быть немного теплыми. Чтобы этого избежать, вовремя перекрывают вентили на передних радиаторах, и теплоноситель прямиком поступает в последующие отопительные приборы.

Однотрубная схема монтажа отопления

Последовательная завязка радиаторов ведет к одной единственной трубе, чаще всего она прокладывается ниже отопительных приборов.

При такой схеме теплоноситель выходит из котла отопления нагретым до определенной температуры, он заполняет собой каждый из подключенных радиаторов. В этой особенности кроется огромный минус — температура последних батарей может быть значительно ниже тех, что расположены ближе к котлу. Еще одним изъяном в этой разводке является невозможность регулировки температурного режима, если в ней отсутствует байпас. Он представляет собой перемычку с краном, которая устанавливается на входящий и исходящий трубопровод.

В такой системе перекрыть один из радиаторов невозможно. Однотрубное соединение установлено в многоквартирных постройках, выполненных еще в прошлом столетии. Эта схема часто выбиралась из-за легкого монтажа и экономии на трубах, ведь их нужно в два раза меньше, чем при двухтрубной схеме.

Некоторые умельцы, чтобы устранить ее недостатки, выполняют самостоятельные врезки в основную трубу, и тем самым отапливают дополнительные площади (балконы, лоджии) или утепляют прохладные комнаты. Подробнее об однотрубном исполнении — читайте тут.

Двухтрубная схема

В случае ее использования к каждому радиатору монтируется одновременно две магистрали: входящая и «обратка». Параллельный способ подводки теплоносителя обеспечивает прогревание одного радиатора. Каждая батарея в такой системе при необходимости легко отключается от трубы, это удобно для проведения ремонта, а также для регулировки обогрева комнаты. Для этих целей на входе радиатора устанавливается терморегулятор или обычный кран.

Существуют современные автоматические двухтрубные системы, которые регулируют и контролируют температурный режим сами. К их недостаткам относится: сложный монтаж и необходимость в большом количестве труб.

Двухтрубная система разводки бывает вертикальной и горизонтальной. Каждая из них подразделяется на несколько разновидностей.

Горизонтальные схемы

Их существует три:

  1. Тупиковая. Является самой простой. В ней температура радиаторов зависит от их удаленности от котла. Чем дальше от него находится батарея, тем хуже она обогревает. Контур становится длиннее, и нет возможности контролировать температурный режим.
  2. Звездообразная. При ее использовании к котлу подводится две трубы — с холодной и с горячей водой. При этом температура в батареях получается одинаковой, но длина трубопровода увеличивается.
  3. Коллекторная. Самая эффективная. В ее случае к каждой батарее идет своя труба, по которой поступает теплоноситель, за счет этого обеспечивается равномерное распределение тепла. У нее есть существенные недостатки — большие трудозатраты и необходимость закупки многочисленных материалов.

Вертикальные схемы

Они бывают с двумя типами разводки:

  • Нижняя. В каждой комнате по две трубы. В целом имеется общий стояк, подающий теплоноситель на все этажи, а затем он наверху подсоединяется к радиатору, а от него охлажденная вода спускается вновь на первый этаж.
  • Верхняя. Предполагает расположение стояка вертикально от котла до чердака или технического этажа. На нем производится разводка труб под каждый радиатор, расположенный на верхнем этаже. Затем уже от каждого из них спускаются трубы к батареям, расположенным на нижних этажах. В итоге в комнату подводится только одна труба.

Сравнивая горизонтальную и вертикальную систему можно сделать вывод, что первый ее вид экономичней: при ней стояк с теплоносителем вынесен за пределы жилого помещения и находится на лестничных пролетах или в коридоре. В комнатах располагаются только трубы, идущие к радиаторам. Чтобы устранить воздушные пробки в батареях, нужно на каждую из них установить кран Маевского, через который можно выполнить сброс воздуха, скопившегося в секциях батарей. Она часто применяется в частных домах, где имеется протяженная отопительная магистраль.

Вертикальная схема подключения отопления защищена от таких проблем с воздухом, но она стоит дороже. Ее используют в многоэтажных домах, при этом стояк от нее проходит через перекрытия по всем этажам.

Подробнее о двухтрубной системе отопления — читайте тут.

Преимущества насосной системы и ее недостатки

Наличие в отопительном контуре насоса наделяет систему несколькими существенными достоинствами:

  • Простотой монтажа. Это преимущество существенно в сравнении с естественной системой. Дело в том, что при установке циркуляционного насоса отпадает необходимость в сложной установке верхнего трубопровода, не нужно приваривать трубы, выдерживая угол в 300 и устанавливать главные стояки больших диаметров.
  • Равномерным и быстрым нагревом жилья. В отличие от естественной циркуляции, при которой обогрев радиаторов зависит от расстояния до котла, в случае применения насосной версии теплоноситель попадает во все батареи одновременно, а если возникает какой-то диссонанс, то его можно отрегулировать.
  • Обогревом большой территории. Это возможно выполнить, если выбрать разводку труб коллекторного типа. При нем обеспечивается равномерное прогревание радиаторов, на каком бы они ни были расстоянии от котла. Поэтому можно продлевать систему трубопроводов до нужной длины, не боясь из-за большой ее протяженности потерять тепло при транспортировке.
  • Возможностью применения антифриза. Он обеспечит системе защиту от промерзания.
  • Регулировкой нагрева. Она осуществляется по отдельным участкам сети. С помощью предусмотренных регулировочных кранов можно перекрывать целые участки магистрали. За счет чего можно изменять компоновку сети и переделывать схему ее подключения.
  • Продлением срока службы оборудования. Котельные приборы в закрытой системе практически не страдают от разницы температур, она менее заметна на входе и выходе из котла.
  • Возможностью введения в систему дополнительных элементов. Наличие циркулирующего насоса дает возможность встраивать «теплые полы».
  • Отсутствием необходимости в регулировке воды в системе. Включив в обогревательный контур насос и расширительный бачок с мембраной, и сделав его закрытым, получили возможность уменьшить испарение жидкости из системы.

К слабым сторонам принудительных отопительных систем относят:

  • Работа от электроэнергии. Зависимость системы от наличия постороннего ресурса оборачивается выходом из строя всего отопительного оборудования в отсутствии энергии.
  • Стоимость насоса и его комплектующих. Сам прибор стоит недорого, но для его работы нужно приобрести специальные переходники, краны и другие детали.

Работа и схема принудительной системы отопления (видео)

На приведенном видео рассказано о принципе действия комбинированной системы – идеальный вариант для обустройства отопления, а также показано устройство двухтрубного варианта. При нем не нужно подстраиваться под систему и располагать трубы на определенном расстоянии, трубопровод может быть вмонтирован в любом месте: на полу, стенах и даже на потолке.

Система с насосной циркуляцией учитывает все недостатки отопления с естественным передвижением теплоносителя. Это усовершенствованный вид, и теперь только он применяется при строительстве новых домов. При этом существует две схемы с принудительной циркуляцией: одно- и двухтрубная. Они отличаются не только количеством труб, но и их разводкой, напором встроенной арматуры.

Источник: ksportal.ru

Принцип работы системы с принуждением

Циркуляционный насос – это небольшой электрический прибор, который устроен предельно просто. Внутри корпуса находится крыльчатка, она вращается и придает теплоносителю, циркулирующему по системе, необходимое ускорение. Электромотор, обеспечивающий вращение, потребляет совсем немного электроэнергии, всего 60-100 Вт.

Наличие такого устройства в системе значительно упрощает ее проектирование и монтаж. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет использовать отопительные трубы малого диаметра, расширяет возможности при выборе котла отопления и радиаторов.

Очень часто система, изначально созданная с расчетом на естественную циркуляцию, работает неудовлетворительно из-за низкой скорости движения теплоносителя по трубам, т.е. низкого циркуляционного напора. В этом случае установка насоса поможет решить проблему.

Однако не следует слишком увлекаться скоростью воды в трубах, поскольку она не должна быть чрезмерно высокой. Иначе со временем конструкция может просто не выдержать дополнительного давления, на которое она не рассчитана.

Для жилых помещений рекомендованы следующие предельные нормы скорости передвижения теплоносителя:

  • при условном проходе трубы в размере 10 мм – до 1,5 м/с;
  • при условном проходе трубы в размере 15 мм – до 1,2 м/с;
  • при условном проходе трубы в размере 20 мм или больше – до 1,0 м/с;
  • для подсобных помещений жилых домов – до 1,5 м/с;
  • для зданий вспомогательного назначения – до 2,0 м/с.

В системах с естественной циркуляцией расширительный бак обычно ставят на подачу. Но если конструкция будет дополнена циркуляционным насосом, обычно рекомендуется переместить накопитель на обратку.

Кроме того, вместо открытого бачка следует поставить закрытый. Только в небольшой квартире, где отопительная система имеет небольшую протяженность и простое устройство, можно обойтись без такой перестановки и пользоваться старым расширительным баком.

Расчеты для принудительных систем отопления

Правильно организованная система с принудительной циркуляцией требует сложных инженерных расчетов. Но некоторые формулы позволяют оценить состояние системы и составить более точное представление о необходимых переделках, особенно если речь идет о небольшом доме или квартире. Мощность отопительного оборудования обычно подбирают исходя из размеров помещений, которые предполагается отапливать.

Обычно производители рекомендуют: чтобы расход теплоносителя, учтенный в литрах в минуту, соответствовал количеству киловатт мощности котла. Это означает, что для котла на 40 Вт наиболее подходящим будет расход теплоносителя в размере 40 л/мин.

Подобным же образом рассчитывают расход воды для отдельной комнаты или группы помещений. В этом случае ориентируются на совокупную мощность установленных на участке радиаторов.

Диаметр отопительных труб определяется в соответствии с установленным расходом теплоносителя:

  • при расходе в 5,7 л/мин необходимы полудюймовые трубы;
  • при расходе в 15 л/мин необходимы трубы на три четверти дюйма;
  • при расходе в 30 л/мин необходимы дюймовые трубы;
  • при расходе в 53 л/мин необходимы трубы на дюйм с четвертью;
  • при расходе в 83 л/мин необходимы полуторадюймовые трубы;
  • при расходе в 170 л/мин необходимы двухдюймовые трубы;
  • при расходе в 320 л/мин необходимы трубы на два с половиной дюйма и т.п.

Чтобы определить параметры подходящего циркуляционного насоса, необходимо измерить протяженность всего отопительного контура, к которому его будут подключать. Для десяти метров системы нужен напор насоса в размере 0,6 м. Путем несложных вычислений получаем, что для системы длиной 60 метров понадобится насос на 3,6 м.

Однако эти параметры верны только для системы, в которой правильно подобран диаметр труб, как было указано выше. Если использованы слишком узкие коммуникации, понадобится взять более мощный насос, чтобы преодолеть избыточное гидравлическое давление, возникающее в системе из-за неправильного выбора труб.

Подробные рекомендации по выбору циркуляционного насоса мы привели в этой статье.

Это правило действует и в обратном направлении: если трубы шире, чем необходимо по нормативу, следует понизить расчетную мощность циркуляционного насоса.

Важным компонентом принудительных отопительных систем является группа безопасности:

Специалисты рекомендуют приобретать не один, а сразу два таких устройства. Один – основной, а второй – про запас. Его можно установить на байпасе или хранить в кладовке.

Циркуляционный насос обычно устойчив к поломкам, но чувствителен к качеству воды в отопительном контуре. Чтобы продлить работу отопительного оборудования, имеет смысл предусмотреть фильтрацию теплоносителя и своевременные мероприятия по промывке системы.

Схемы систем с насосной циркуляцией

Системы отопления с принудительной циркуляцией различаются следующим образом:

  • как одно- или двухтрубные (вариант подключения труб к радиаторам);
  • с вертикальным стояками или горизонтальным магистралями;
  • тупиковые или с попутным движением теплоносителя
  • с верхней или нижней разводкой.

Однотрубные системы встречаются все реже, поскольку их недостатки значительно превышают достоинства. Это очень простой вариант, при котором радиаторы соединяются последовательно. Теплоноситель поочередно проходит через каждый отопительный прибор, постепенно остывая.

Очевидно, что при такой схеме первые радиаторы будут нагревать комнату лучше, чем те, что расположены в конце системы. Приходится устанавливать на завершающем отрезке магистрали больше радиаторов, чем в начале, чтобы сгладить разницу температур.

Такое устройство крайне неудобно, поскольку нельзя отключить только один радиатор в случае поломки, придется сливать теплоноситель из всего контура. Двухтрубная схема предполагает подключение каждого радиатора параллельно с помощью двух труб к общей магистрали.

Разумеется, для этого придется использовать больше материалов, общая стоимость и время для монтажа будут выше, чем при использовании однотрубного варианта.

На каждый радиатор при двухтрубном подключении устанавливают запорные краны. Это дает возможность при необходимости снять или отключить только один радиатор, при этом остальные элементы системы продолжают функционировать в обычном режиме.

Прогрев при такой схеме выполняется равномерно, поскольку теплоноситель поступает в каждый радиатор по отдельной линии, а затем возвращается в котел для нагрева, а не перемещается по остальным радиаторам.

Вертикальные стояки используются в многоэтажных зданиях, к ним удобно подключать радиаторы, расположенные на разных этажах. Вертикальная конструкция способствует быстрому выведению попавшего в систему воздуха, что значительно сокращает вероятность образования воздушных пробок.

В горизонтальных схемах основная магистраль, к которой параллельно подключают радиаторы, располагается, как понятно из названия, в горизонтальной плоскости. Этот тип системы уместен для отопления одноэтажных зданий большой площади.

Относительно недорогой вариант не застрахован от образования воздушных пробок. Для предотвращения проблемы этого рода используют автоматические воздухоотводчики. Правила удаления воздушной пробки из системы отопления мы детально рассмотрели здесь.

Неравномерный прогрев характерен не только для однотрубных систем, но и для тупикового варианта отопления, который распространен довольно широко.

В такой схеме поступление теплоносителя осуществляется в сторону, противоположную движению обратки. В результате в системе появляются радиаторы, получающие уже несколько остывший теплоноситель, который после них поступает в обратную трубу.

В результате в первые от стояка радиаторы поступает больше тепла, а в удаленные – меньше. На небольших площадях этот момент может быть не так заметен, но в просторных домах он будет ощутим. В этой ситуации рекомендуется сделать несколько небольших по протяженности магистралей, чем одну длинную, чтобы весь теплоноситель циркулировал по веткам примерно с равной температурой.

Попутная схема основана именно на одинаковой протяженности циркуляционных колец по всему дому, что позволяет добиться исключительно точной равномерности прогрева. Но реализовать этот вариант разводки непросто, поскольку понадобится провести большое количество труб.

Верхняя и нижняя разводка получили название по месту расположения подающей трубы. В первом случае теплоноситель поступает в систему сверху, а во втором – снизу.

При верхней разводке расширительный бак устанавливают на самой высокой точке системы, теплоноситель распространяется по системе под воздействием сил гравитации. Обратка здесь будет стоять ниже радиаторов. Для реализации такого проекта в частном доме необходим чердак, на котором и устанавливают бак.

Если условия для верхней разводки отсутствуют, используют второй вариант, когда подача теплоносителя осуществляется снизу, а обратка установлена выше радиаторов. Задача по перемещению теплоносителя с достаточно высокой скоростью возлагается в основном на циркуляционный насос.

Такую схему монтируют постепенно, от нижнего этажа к верхнему, при этом подающую магистраль делают с небольшим уклоном, чтобы предотвратить возникновение воздушных пробок.

Для удаления воздушных пробок отопительные коммуникации оснащают автоматическими воздухоотводчиками:

Где поставить циркуляционный насос?

Чаще всего циркуляционный насос устанавливают на обратке, а не на подаче. Считается, что здесь ниже риск быстрого износа и поломки устройства, поскольку теплоноситель уже остыл. Но для современных насосов это не обязательно, поскольку там установлены подшипники с так называемой водяной смазкой. Они уже предназначены именно для таких условий эксплуатации.

Это означает, что можно установить циркуляционный насос и на подаче, тем более, что здесь гидростатическое давление системы ниже. Место установки устройства условно разделяет систему на две части: область нагнетания и область всасывания. Насос, установленный на подаче, сразу после расширительного бака, он будет откачивать воду из накопителя и нагнетать в систему.

Если же насос будет установлен на обратке перед расширительным бачком, то он будет нагнетать воду внутрь бачка, откачивая ее из системы. Понимание этого момента поможет учесть особенности гидравлического давления в различных точках системы. Когда насос работает, динамическое давление в системе с неизменным количеством теплоносителя остается постоянным.

Важно не только выбрать оптимальное место для монтажа насосного оборудования, но и правильно его установить. Рекомендуем вам ознакомиться с нюансами установки циркуляционного насоса.

Расширительный бак создает так называемое статическое давление. Относительно этого показателя в области нагнетания отопительной системы создается повышенное гидравлическое давление, а в области разрежения – пониженное.

Разрежение может быть настолько сильным, что достигнет уровня атмосферного давления или даже будет ниже, а это создает условия для поступления в систему воздуха из окружающего пространства.

В области повышения давления воздух может, напротив, выталкиваться из системы, иногда наблюдается вскипание теплоносителя. Все это может привести к некорректной работе отопительной техники. Чтобы избежать подобных проблем, следует обеспечить избыточное давление в области всасывания.

Для этого можно использовать одно из следующих решений:

  • поднять расширительный бак на высоту не менее 80 см от уровня расположения отопительных труб;
  • поместить накопитель в наиболее высокой точке системы;
  • отключить патрубок накопителя от подачи и перевести его на обратку после насоса;
  • установить насос не на обратке, а на подаче.

Поднять расширительный бак на достаточную высоту удается далеко не всегда. Обычно его ставят на чердаке, если там имеется необходимое пространство. При этом важно придерживаться правил монтажа накопителя, чтобы обеспечить его беспроблемное функционирование.

Детальные рекомендации по установке и подключению расширительного бака мы привели в другой нашей статье.

Если чердак не отапливается, накопитель придется обязательно утеплить. Довольно сложно переставить бак на самую высокую точку системы с принудительной циркуляцией, если ранее она была создана как естественная.

Придется переделать часть трубопровода, чтобы уклон труб был направлен к котлу. В естественных системах уклон обычно делают к котлу.

Смену положения патрубка бачка с подачи на обратку обычно не сложно выполнить. И столь же просто реализовать последний вариант: врезать в систему циркуляционный насос на подающей магистрали за расширительным баком.

В такой ситуации рекомендуется выбрать максимально надежную модель насоса, которая длительное время сможет переносить контакт с горячим теплоносителем.

Выводы и полезное видео по теме

С интересной информацией по принудительным системам отопления можно познакомиться в этом видео:

Более подробная информация о расчетах, необходимых при выборе циркуляционного насоса, содержится здесь:

В этом ролике подробно описано устройство и порядок монтажа циркуляционного насоса:

Принудительные системы отопления не так сложны, как может показаться на первый взгляд. Но чтобы реализовать такую задачу, нужно правильно выполнить расчеты и составить грамотный проект. При соблюдении этих условий можно обеспечить свой дом надежным и эффективным отоплением.

Вы подбираете оптимальную схему для обустройства в своем доме системы отопления с принуждением? Может, у вас возникли вопросы, которые мы не рассмотрели в этой статье? Задавайте их нашему эксперту в блоке комментариев.

Или вы хотите дополнить материал практическими советами по монтажу насосного оборудования? Пишите нам – ваши замечания помогут многими новичкам.

Источник: sovet-ingenera.com

Как уже неоднократно упоминалось, главным недостатком системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя является низкий циркуляционный напор (особенно в квартирной системе) и вследствие этого увеличенный диаметр труб. Достаточно слегка ошибиться с выбором диаметров труб и теплоноситель уже «зажат» и не может преодолеть гидравлического сопротивления. «Разжать» систему можно без каких-либо значительных переделок: включить в нее циркуляционный насос (рис. 12) и перенести расширительный бачок с подачи на обратку. Следует заметить, что перенос расширителя на обратку не всегда обязателен. При простой переделке несложной отопительной системы, например, квартирной, бачок можно оставить там, где он стоял. При правильной реконструкции или устройстве новой системы бачок переносится на обратку и заменяется с открытого на закрытый.

Циркуляционный насос
рис. 12. Циркуляционный насос

Какой мощности должен быть циркуляционный насос, как и куда его устанавливать?

Циркуляционные насосы для бытовых систем отопления имеют низкое потребление электроэнергии — около 60–100 ватт, то есть как обычная лампочка, они не поднимают воду, а лишь помогают ей преодолеть местные сопротивления в трубах. Эти насосы можно сравнить с движителем (винтом) корабля: винт толкает воду и обеспечивает продвижение судна, но при этом воды в океане не убавляется и не прибавляется, то есть общий баланс воды остается прежним. Циркуляционный насос, закрепленный к трубопроводу, толкает воду, но сколько бы он ее не вытолкнул, с другой стороны к нему поступает такое же количество воды, то есть опасения, что насос вытолкнет теплоноситель через открытый расширитель напрасны: система отопления, это замкнутый контур и количество воды в нем постоянное. Помимо циркуляционных в централизованные системы могут быть включены повысительные насосы, которые повышают давление и способны поднимать воду, их собственно и нужно называть насосами, а циркуляционные, в переводе на общепонятный язык, и насосами-то назвать трудно — так… вентиляторы. Сколько бы не гонял обычный бытовой вентилятор воздух по квартире, все на что он способен, это создать ветерок (циркуляцию воздуха), но не способен изменить атмосферное давление даже в наглухо закрытом помещении.

В результате применения циркуляционного насоса значительно увеличивается радиус действия отопительной системы, сокращаются диаметры трубопроводов и создается возможность присоединения систем к котлам с повышенными параметрами теплоносителя. Чтобы обеспечить бесшумную работу водяной системы отопления с насосной циркуляцией, скорость движения теплоносителя не должна превышать: в трубопроводах, прокладываемых в основных помещениях жилых зданий, при условных проходах труб 10, 15 и 20 мм и более соответственно 1,5; 1,2 и 1 м /с; в трубопроводах, прокладываемых в вспомогательных помещениях жилых зданий — 1,5 м /с; в трубопроводах, прокладываемых в вспомогательных зданиях — 2 м /с.

Для обеспечения бесшумности системы и доставки ею требуемого объема теплоносителя необходимо произвести небольшой расчет. Мы уже знаем, как ориентировочно определить требуемую мощность котла (в киловаттах), исходя из площади отапливаемых помещений. Оптимальный расход воды, проходящий через котел, рекомендованный многими фирмами-изготовителями котельного оборудования, рассчитывается по простой эмпирической формуле: Q=P, где Q — расход теплоносителя через котел, л/мин; Р — мощность котла, кВт. Например, для котла мощностью 30 кВт расход воды составляет примерно 30 л/мин. Для определения расхода теплоносителя на любом участке циркуляционного кольца используем эту же формулу, зная мощность устанавливаемых на этом участке радиаторов, например, производим расчет расхода воды для радиаторов, установленных в одной комнате. Предположим, что мощность радиаторов составляет 6 кВт, значит и расход теплоносителя примерно составит 6 л/мин.

По расходу воды определяем диаметры трубопроводов (табл. 1). Эти величины отвечают принятым на практике соответствиям диаметров труб с расходом протекающего по ним теплоносителя со скоростью не более 1,5 метров в секунду.

Таблица 1

Соответствие диаметров трубопроводов с расходом теплоносителя
Расход, л/мин 5,7 15 30 53 83 170 320
Диаметр, дюймы 1/2 3/4 1 2

Далее определяем мощность циркуляционного насоса. На каждые 10 метров длины циркуляционного кольца требуется 0,6 метра напора насоса. Например, если общая длина трубопроводного кольца 90 метров, напор насоса должен быть 5,4 метра. Идем в магазин (или подбираем по каталогу) и приобретаем насос с устраивающим нас напором. Если применяются трубы меньших диаметров, чем рекомендованные в предыдущем абзаце, мощность насоса должна быть увеличена, так как чем тоньше трубы, тем больше в них гидравлическое сопротивление. И соответственно, при применении труб больших диаметров мощность насоса может быть уменьшена.

Для того чтобы обеспечить в системах отопления постоянную циркуляцию воды, желательно устанавливать не менее двух циркуляционных насосов, один из которых — рабочий, другой (на байпасе) — резервный. Либо на систему устанавливается один насос, а другой лежит в укромном месте, на случай быстрой замены при поломке первого.

Необходимо отметить, что приведенный здесь расчет системы отопления крайне примитивен и не учитывает многих факторов и особенностей индивидуальной системы отопления. Если вы строите коттедж со сложной архитектурой системы отопления, то необходимо производить точные расчеты. Это могут сделать только инженеры-теплотехники. Строить многомиллионное сооружение без исполнительной документации — проекта, учитывающего все особенности постройки, крайне не разумно.

Циркуляционный насос в отопительной системе заполнен водой и испытывает равное (если вода не нагревается) гидростатическое давление с двух сторон — со стороны входного (всасывающего) и выходного (нагнетательного) патрубков, соединенных с теплопроводами. Современные циркуляционные насосы, сделанные с водяной смазкой подшипников, можно размещать как на подающем, так и на обратном трубопроводе, но чаще всего их ставят на обратке. Изначально это было обусловлено чисто технической причиной: при размещении в более холодной воде увеличивался срок службы подшипников, ротора и сальниковой набивки, через которую проходит вал насоса. А сейчас их ставят на обратку скорее по привычке, так как с точки зрения создания искусственной циркуляции воды в замкнутом контуре местоположение циркуляционного насоса безразлично. Хотя размещение их на подающем трубопроводе, где обычно меньше гидростатическое давление, более рационально. Например, расширительный бачок установлен в вашей системе на высоте 10 м от котла, значит, он создает статическое давление 10 м водяного столба, но это утверждение верно только для нижнего трубопровода, в верхнем давление будет меньше, так как столб воды здесь будет меньшей величины. Где бы мы не расположили насос, он будет с двух сторон подвергаться одинаковому давлению, даже если его поставить на вертикальном главном подающем или обратном стояке, разница давлений между двумя патрубками насоса будет невелика, так как насосы имеют небольшие размеры.

Однако все не так просто. Насос, действующий в замкнутом контуре системы отопления, усиливает циркуляцию, нагнетая воду в теплопровод с одной стороны и засасывая с другой. Уровень воды в расширительном баке при пуске циркуляционного насоса не изменится, так как равномерно работающий насос лишь обеспечивает циркуляцию при неизменном количестве воды. Поскольку при этих условиях (равномерности действия насоса и постоянства объема воды в системе) уровень воды в расширительном баке сохраняется неизменным, безразлично, работает ли насос или нет, гидростатическое давление в точке присоединения расширителя к трубам системы будет постоянным. Эту точку называют нейтральной, так как циркуляционное давление, развиваемое насосом, никак не влияет на статическое давление, создаваемое расширительным бачком. Другими словами, давление циркуляционного насоса в этой точке равно нулю.

В любой закрытой гидравлической системе циркуляционный насос использует расширительный бак как точку отсчета, в которой давление, развиваемое насосом, меняет свой знак: до этой точки насос, создавая компрессию, воду нагнетает, после нее он, вызывая разрежение, воду всасывает. Все теплопроводы системы от насоса до точки постоянного давления (считая по направлению движения воды) будут относиться к зоне нагнетания насоса. Все теплопроводы после этой точки — к зоне всасывания. Другими словами, если циркуляционный насос врезать в трубопровод сразу после точки подсоединения расширительного бачка, то он будет отсасывать воду из бачка и нагнетать ее в систему, если насос установить перед точкой подсоединения бачка, то насос будет откачивать воду из системы и нагнетать ее в бачок.

Ну и что, какая нам разница откачивает насос воду из бачка или нагнетает в него, лишь бы он крутил ее по системе. А разница есть и существенная: в работу системы вмешивается статическое давление, создаваемое расширительным бачком. В трубопроводах, расположенных в зоне нагнетания насоса, следует считаться с повышением гидростатического давления по сравнению с давлением воды в состоянии покоя. Напротив, в трубопроводах расположенных в зоне всасывания насоса, необходимо учитывать понижение давления, при этом возможен случай, когда гидростатическое давление не только понизится до атмосферного, но даже может возникнуть разрежение. То есть, в результате разности давлений в системе появляется опасность всасывания или высвобождения воздуха либо вскипания теплоносителя.

Во избежание нарушения циркуляции воды из-за ее вскипания или подсасывания воздуха при конструировании и гидравлическом расчете систем водяного отопления должно соблюдаться правило: в зоне всасывания в любой точке трубопроводов системы отопления гидростатическое давление при действии насоса должно оставаться избыточным. Возможны четыре способа выполнения этого правила (рис. 13).

Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией и открытым расширительным бачком
рис. 13. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией и открытым расширительным бачком

1. Подъем расширительного бака на достаточную высоту (обычно не менее 80 см). Это достаточно простой способ при реконструкции систем с естественной циркуляцией в циркуляцию насосную, но требует значительного по высоте чердачного помещения и тщательного утепления расширительного бачка.
2. Перемещение расширительного бака к наиболее опасной верхней точке с целью включения верхней магистрали в зону нагнетания. Здесь необходимо сделать пояснение. В новых отопительных системах подающие трубопроводы с насосной циркуляцией делаются с уклонами не от котла, а к котлу, для того чтобы воздушные пузырьки двигались попутно с водой, так как побудительная сила циркуляционного насоса не даст им выплыть «против течения», как это было в системах с естественной циркуляцией. Поэтому верхняя точка системы получается не на главном стояке, а на наиболее удаленном. Для реконструкции старой системы с естественной циркуляцией в насосную этот способ достаточно трудоемок, так как требует переделки трубопроводов, а для создания новой системы — не оправдан, так как возможны другие, более удачные варианты.
3. Присоединение трубы расширительного бака вблизи всасывающего патрубка циркуляционного насоса. Другими словами, если реконструируем старую систему с естественной циркуляцией, то просто отрезаем бачок от подающей магистрали и перестыковываем его на обратку позади циркуляционного насоса и тем самым создаем для насоса наиболее благоприятные условия.
4. Отходим от привычной схемы размещения насоса на обратке и включаем его в подающую магистраль сразу после точки подсоединения расширительного бачка. При реконструкции системы с естественной циркуляцией это самый простой способ: просто врезаем насос в трубу подачи, ничего больше не переделывая. Однако к выбору насоса нужно отнестись очень внимательно, все-таки мы размещаем его в неблагоприятные условия высоких температур. Насос должен будет долго и надежно служить, а это могут гарантировать только солидные фирмы-изготовители.

Современный рынок сантехнической и отопительной арматуры позволяет заменить расширительные бачки открытого типа на закрытые. В закрытом бачке не происходит соприкосновения жидкости системы с воздухом: теплоноситель не испаряется и не обогащается кислородом. Это снижает потери тепла и воды, уменьшает внутреннюю коррозию отопительных приборов. Из закрытого бачка жидкость никогда не выльется наружу.

Расширительный бачок закрытого типа («экспанзомат») — капсула шарообразной или овальной формы, разделенная внутри герметичной мембраной на две части: воздушную и жидкостную. В воздушную часть корпуса под определенным давлением закачивается азотосодержащая смесь. До заполнения отопительной системы водой давление газовой смеси внутри бака плотно прижимает диафрагму к водяной части бака. Нагревание воды приводит к созданию рабочего давления и увеличению объема теплоносителя — мембрана выгибается в сторону газовой части бака. При максимальном рабочем давлении и максимальном увеличении объема воды происходит заполнение водяной части бака и максимальное сжатие газовой смеси. Если давление продолжает повышаться и продолжает расти объем теплоносителя, то срабатывает предохранительный клапан сбрасывающий воду (рис. 14).

Расширительный бачок мембранного типа
рис. 14. Расширительный бачок мембранного типа

Объем бака подбирают таким, чтобы его полезный объем был не менее объема температурного расширения теплоносителя, а предварительное давление воздуха в газовой части бачка делают равным статическому давлению столба теплоносителя в системе. Такой подбор давления газовой смеси позволяет держать мембрану в равновесном (не в натянутом) положении при заполненной, но не включенной системе отопления.

Бачок закрытого типа можно поставить в любой точке системы, но, как правило, его устанавливают рядом с котлом, так как температура жидкости в месте установки расширительного бака должна быть по возможности минимальной. А мы уже знаем, что циркуляционный насос лучше всего устанавливать сразу за расширителем, где для него (да и для системы отопления в целом) создаются наиболее благоприятные условия (рис. 15).

Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией
рис. 15. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией и расширительным бачком закрытого типа

Однако при такой схеме системы отопления мы сталкиваемся с двумя проблемами: удалением воздуха и повышенным давлением на котле.

Если в системах с открытыми расширительными бачками воздух удалялся через расширитель противотоком (в системах с естественной циркуляцией) или попутно (в системах с насосной циркуляцией), то с закрытыми бачками такого не происходит. Система полностью замкнута и воздуху попросту негде вырваться наружу. Для удаления воздушных пробок в верхней точке трубопровода устанавливаются автоматические спускники воздуха — приборы, снабженные поплавками и запорными клапанами. По мере увеличения давления клапан срабатывает и стравливает воздух в атмосферу. Либо на каждый радиатор отопления устанавливаются краны Маевского. Эта деталь, установленная на отопительные приборы, позволяет спускать воздушную пробку непосредственно из радиаторов. Кран Маевского входит в комплект некоторых моделей радиаторов, но чаще предлагается отдельно.

Автоматический воздухоотводчик
рис. 16. Автоматический воздухоотводчик

Принцип действия воздухоотводчиков (рис. 16) заключается в том, что при отсутствии воздуха поплавок внутри прибора держит выпускной клапан закрытым. Когда воздух собирается в поплавковой камере, уровень воды внутри воздухоотводчика понижается. Поплавок опускается и открывается выпускной клапан, через который воздух выводится в атмосферу. После выхода воздуха уровень воды в воздухоотводчике повышается и поплавок всплывает, что приводит к закрытию выпускного клапана. Процесс продолжается до тех пор, пока воздух вновь не соберется в поплавковой камере и не понизит уровень воды, опуская поплавок. Автоматические воздухоотводчики изготавливаются разных конструкций, форм и размеров и могут устанавливаться как на магистральном трубопроводе, так и непосредственно (Г-образной формы) на радиаторах.

Кран Маевского, в отличие от автоматического воздухоотводчика, это в общем-то обычная пробка с воздухоотводным каналом и ввернутым в него конусным винтом: выворачиванием винта освобождается канал и воздух выходит наружу. Заворачивание винта закрывает канал. Также бывают воздухоотводчики, в которых вместо конусного винта используется металлический шарик, перекрывающий канал сброса воздуха.

Вместо автоматических воздухоотводчиков и кранов Маевского в систему отопления можно включить сепаратор воздуха. Этот прибор основан на применении закона Генри. Воздух, присутствующий в системах отопления, находится частично в растворенном виде, а частично в виде микропузырьков. При прохождении воды (вместе с воздухом) через систему она попадает в области различных температур и давлений. В соответствии с законом Генри в одних областях воздух будет выделяться из воды, а в других растворяться в ней. В котле теплоноситель нагревается до высокой температуры, поэтому именно в нем из содержащей воздух воды будет высвобождаться наибольшее количество воздуха в виде мельчайших пузырьков. Если их незамедлительно не отвести, то они растворятся в других местах системы, где температура меньше. Если удалить микропузырьки сразу за котлом, то на выходе сепаратора получим обезвоздушенную воду, которая будет поглощать воздух в разных местах системы. Этот эффект используется для поглощения воздуха в системе и выведения его в атмосферу посредством комбинации котла и сепаратора воздуха. Процесс продолжается постоянно до полного выведения воздуха из системы.

Сепаратор воздуха
рис. 17. Сепаратор воздуха

Работа сепаратора воздуха (рис. 17) основана на принципе слияния микропузырьков. Практически это означает, что маленькие пузырьки воздуха прилипают к поверхности специальных колец и собираются вместе, образуя большие пузырьки, которые могут отделиться и всплыть в воздушную камеру сепаратора. Когда поток жидкости проходит через кольца, он расходится во множестве различных направлений, а конструкция колец такова, что вся жидкость, проходящая через них, вступает в контакт с их поверхностью, делая возможным прилипание микропузырьков и их слияние.

Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией, расширительным бачком закрытого типа и сепаратором воздуха
рис. 18. Принципиальные схемы систем отопления с насосной циркуляцией, расширительным бачком закрытого типа и сепаратором воздуха

Теперь немного отвлечемся от воздуха и вернемся обратно к циркуляционному насосу. В системах отопления с протяженными трубопроводами и, как следствие, с большими гидравлическими потерями, нередко требуются довольно мощные циркуляционные насосы, создающие давление на нагнетающем патрубке больше того, на которое рассчитан отопительный котел. Другими словами при размещении насоса на обратке непосредственно перед котлом могут потечь соединения в теплообменнике котла. Для того чтобы этого не произошло, мощные циркуляционные насосы устанавливают не перед котлом, а за ним — на подающем трубопроводе. И тут же встает вопрос: где размещать сепаратор воздуха, за насосом или перед ним? Ведущие изготовители отопительных систем решили этот вопрос и предлагают устанавливать сепаратор перед насосом (рис. 18), для предохранения его от повреждений пузырьками воздуха.

А теперь рассмотрим системы отопления с насосной циркуляцией более подробно.

Источник: ostroykevse.com


Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.