Принцип работы систем отопления с насосным циклом

Новости СМИ2

Достичь беспрепятственного движения теплоносителя по отопительной системе – задача не из легких, даже для квалифицированных специалистов.

Все чаще хозяева частных домов выбирают системы отопления с насосным циркуляционным принципом работы. Такие системы обладают широким разнообразием и удобством использования. В статье рассмотрены основные схемы организации отопления с принудительной циркуляцией, дополненные иллюстрациями и фотографиями.

Специалисты по установке насосного оборудования подготовили видеоролики с советами, которые помогут разобраться в вопросе монтажа насоса для системы отопления.

Принцип работы системы с принуждением

Циркуляционный насос — это электрический прибор с простым устройством. Внутри корпуса установлен ротор, который вращается и создает ускорение для теплоносителя в системе. Электромотор, приводящий ротор в движение, расходует мало электроэнергии, всего 60-100 Вт.

Это устройство существенно облегчает проектирование и установку системы.
Принудительное движение теплоносителя дает возможность применять отопительные трубы меньшего сечения, а также увеличивает выбор вариантов котлов и радиаторов для отопления.

Фото: img.freepik.com

В системах отопления с принудительной циркуляцией нет недостатков обогревающих контуров с гравитационным движением теплоносителя. Те системы легко справляются с обслуживанием больших площадей, многоэтажных построек, систем с несколькими контурами.

Из-за более быстрого движения теплоносителя в схемах с насосной циркуляцией требуется регулировка, контроль и сбалансированное распределение.

Принудительные системы отопления преимущественно создают по замкнутой схеме, исключая ненужную работу энергозависимых устройств. В подобных схемах требуется специальный резервуар для расширения системы, изолированный от атмосферы.

Насос, который перемещает горячую воду к радиаторам, нужен, когда одно оборудование вырабатывает тепло для нескольких отопительных систем.

Для монтажа систем отопления с нижним расположением труб требуется установка принудительной системы подачи тепла. Особенности конструкции препятствуют естественному движению горячей жидкости к радиаторам и обратно к котлу.

Отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя требует электроэнергии. В конструкции таковой системы применяются дорогие приборы, которые не обязательны для естественного движения тепла.

Установкой контроллеров и приборов, регулирующих циркуляцию теплоносителя, можно превратить гравитационную систему отопления в насосную. Однако это целесообразно только при замене труб, которые в естественных схемах имеют значительно больший диаметр.

Применение циркуляционного насоса позволяет уменьшить диаметр труб, используемых в сборках подающей и обратной магистралей. Однако установка запорной арматуры, устройств безопасности и контроля повышает конечную стоимость по сравнению с вариантами, работающими по принципу естественной циркуляции.

Часто система, задумана изначально как… естественную циркуляциюСистема функционирует плохо из-за медленной циркуляции теплоносителя в трубах. Установка насоса может устранить эту проблему.

Избыточная скорость воды в трубах чревата негативными последствиями: со временем конструкция может разрушиться из-за несоответствия её прочности создаваемому давлению.

В системах с естественным движением теплоносителя разрешен открытый расширительный бак, а в системах с принудительной циркуляцией предпочтительнее использовать закрытую герметичную емкость.

В жилых помещениях скорость движения теплоносителя не должна превышать следующих значений:

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 диаметре трубы 20 мм и более скорость потока не превышает 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 Иногда устанавливают накопительный бак на подачу. При наличии циркуляционного насоса целесообразно перенести его на обратку.

Циркуляционный насос – устройство с простой конструкцией, его назначение – придавать теплоносителю скорость, необходимую для преодоления противодействия со стороны системы.

Также рекомендуется установить закрытый расширительный бак вместо открытого. В малогабаритной квартире с простой отопительной системой небольшой протяженности возможна эксплуатация старого расширительного бака.

Расчеты для принудительных систем отопления

Хорошо продуманная система с принудительной циркуляцией нуждается в точных инженерных расчетах. Но некоторые формулы помогают оценить состояние системы и составить более полное представление о необходимых изменениях, особенно если речь идет о небольшом доме или квартире. Мощность отопительного оборудования обычно выбирают исходя из размеров помещений, которые предполагается отапливать.

Энергопотребление циркуляционного насоса для бытовых автономных отопительных контуров обычно находится в диапазоне от 60 до 100 Вт. Его потребление энергии не превышает мощность обычной лампочки накаливания.

В системах с первичными и вторичными контурами, работающими совместно в комплексах низко- и среднетемпературных систем отопления, применяют группу насосов. Все независимые и зависимые кольца комплектуются приборами.

В отопительных системах с принудительной циркуляцией даже в простых вариантах основной насос резервируют дубликатом на байпасе.

Мощность насоса для циркуляции теплоносителя должна быть достаточной, чтобы преодолеть сопротивление в трубопроводе. Скорость движения теплоносителя устанавливается по таблицам с типовыми параметрами. Так, например, вода по трубам диаметром 10, 15 и 20 мм должна двигаться со скоростью 1,5; 1,2 и 1,0 м/сек соответственно.

Производители советуют, чтобы расход теплоносителя, измеренный в литрах в минуту, равнялся мощности котла в киловаттах. Для котла мощностью 40 кВт наиболее приемлемым будет расход теплоносителя 40 л/мин.

Расчёт расхода воды для одной комнаты или нескольких помещений ведут аналогично, основываясь на общей мощности радиаторов, установленных в данной зоне.

Выбор диаметра труб оказывает существенное влияние на скорость потока теплоносителя в системе отопления.

Размер отопительных труб выбирают исходя из потребного объема циркулирующей жидкости.

Для расхода 5,7 литра в минуту требуются трубы диаметром полдюйма.
При расходе 15 литров в минуту нужны трубы диаметром ¾ дюйма.
Для расхода 30 литров в минуту нужны трубы с дюймовым диаметром.
При расходе в 53 литра в минуту нужны трубы на дюйм с четвертью.
Для расхода в 83 литра в минуту нужны трубы с диаметром полтора дюйма.
Для расхода в 170 литров в минуту требуются трубы диаметром два дюйма.
При расходе 320 литров в минуту потребуются трубы диаметром два с половиной дюйма и тому подобные.

Чтобы выбрать циркуляционный насос, нужно измерить протяженность всего отопительного контура. Для десятиметровой системы требуется насос с напором 0,6 метра. Вычисления показывают, что для 60-метровой системы нужен насос на 3,6 метра.

Эти параметры справедливы только для системы с диаметров трубок, выбранных верно, как было сказано ранее. Если коммуникации слишком узкие, потребуется насос большей мощности, чтобы преодолеть повышенное гидравлическое давление, возникающее в системе из-за неправильного выбора труб.

Мы предоставили исчерпывающие советы по подбору циркуляционного насоса. в этой статье.

Автоматический воздухоотводчик или механическое устройство для отвода излишков воздуха крана Маевского нужны для отвода воздуха из закрытой системы. Такие устройства необходимы в отопительных контурах и позволяют предотвратить проблему завоздушенности.

Если диаметр труб превышает норму, нужно уменьшить расчетную мощность насоса для циркуляции.

Безопасность – важная часть принудительных отопительных систем.

В группу безопасности, устанавливаемую на изолированные отопительные контуры, входят три прибора, которые гарантируют бесперебойную работу и защищают технику от износа.

Группа безопасности состоит из автоматического воздухоотводчика для удаления воздушных заторов, манометра и предохранительного клапана, который сбрасывает лишний теплоноситель при его нагреве.

Приборы системы безопасности обычно размещают в сплошном корпусе из бронзы. В продаже имеются отдельные устройства, которые можно установить, но с тем условием, чтобы предохранительный клапан находился за котлом.

Чтобы получить достоверные показания давления в закрытой системе, манометр устанавливают возле предохранительного клапана или крана подпитки, который подаёт теплоноситель при снижении давления.

Автоматически работающий воздухоотводчик, не требующий вмешательства пользователя, приоткрывается и выпускает воздух, образующийся в воде при ее нагреве и собирающийся в большие пузыри.

В случае повышения давления в системе из-за нагрева теплоносителя предохранительный клапан открывается частично и выпускает воду, сглаживая излишний напор.

В мощных и сложных системах отопления пружинные клапаны комплектуются трубкой для отведения теплоносителя, предотвращающей ожоги.

Рекомендуется пропускать воду или раствор антифриза, сбрасываемые предохранительным клапаном, через воронку для контроля состояния трубопровода на первых этапах.

Эксперты советуют купить два таких прибора сразу: основной и резервный. Второй можно поместить на байпасе или оставить в запасе.

Циркуляционные насосы часто обладают высокой надежностью, однако подвержены влиянию качества воды в системе отопления. Для увеличения срока службы обогревательной системы целесообразно установить фильтр для теплоносителя и проводить регулярную профилактику. промывке системы.

Схемы систем с насосной циркуляцией

Принудительные системы отопления делятся на группы по следующим признакам:

Как с подключением одной или двух труб к радиаторам;
с вертикальным стояками или горизонтальным магистралями;
тупиковые или с попутным движением теплоносителя
с верхней или нижней разводкой.

Однотрубные системы всё чаще уступают место более совершенным вариантам из-за большей вероятности появления недостатков по сравнению с достоинствами. В подобной системе радиаторы связаны последовательно. Теплоноситель проходит через каждый отопительный прибор, постепенно теряя температуру.

При этой схеме первые радиаторы эффективнее нагревают комнату по сравнению с расположенными в конце системы. Для выравнивания температурного градиента необходимо устанавливать на завершающем участке магистрали больше радиаторов, чем на начальном.

Однотрубные системы отопления доступны по цене и относительно просты в установке. Однако неустойчивый прогрев помещений и риски, связанные с выходом из строя отдельного радиатора, снизили их популярность в современном строительстве.

Это устройство неудобно, потому что при поломке невозможно отключить только один радиатор – придётся слить теплоноситель из всей системы. В системе с двумя трубами каждый радиатор подключается к общей магистрали через две трубы параллельно.

Это потребует больше материала, монтаж будет стоить дороже и занимать больше времени, чем при применении однотрубной системы.

Двухтрубные системы обеспечивают равномерное отопление каждого помещения. Выход из строя одного радиатора не останавливает работу всей системы.

При двухтрубной системе к каждому радиатору монтируют запорные краны. Это позволяет отключить или снять конкретный радиатор без нарушения работы остальных частей системы.

Равномерный прогрев обеспечивается потому что теплоноситель подается в каждый радиатор по индивидуальной трубе и затем возвращается в котел для подогрева, минуя другие радиаторы.

В высотных сооружениях вертикальные стояки предназначены для подключения радиаторов, размещенных на различных уровнях. Такая конструкция ускоряет отвод воздуха из системы и уменьшает риск возникновения воздушных заторов.

Установка вертикальной системы отопления требует значительных затрат, но представляет собой эффективный и надёжный способ нагрева, устойчивый к образованию воздушных пробок.

В системе с горизонтальными трубами главная линия, к которой присоединяются радиаторы, проложена по горизонтали. Такой вариант подходит для отопления просторных домов на одном уровне.

Недорогая модель может подвергаться образованию воздушных пробок, но для предотвращения этой проблемы применяют автоматические воздухоотводчики. Пошагово о том, как устранить воздушную пробку в системе отопления будет рассказано далее. рассмотрели здесь.

Системы отопления горизонтального типа стоят сравнительно недорого. Чаще всего их применяют при строительстве зданий с большой площадью и высотой до двух этажей.

Неравномерный прогрев свойственен как однотрубным системам, так и разветвлённому варианту отопления.

В этой схеме теплоноситель подаётся в сторону, противоположную направлению движения обратки. Это приводит к появлению радиаторов, которые получают уже охлаждённый теплоноситель, а затем он попадает в обратную трубу.

В замкнутых системах отдаленные от источника тепла радиаторы нагреваются хуже, чем те, что находятся поблизости. В поточных системах все участки функционируют одинаково.

Первые от стояка радиаторы получают больше тепла, а удаленные — меньше. На маленьких площадях это может быть незаметно, но в больших домах ощутимо. В такой ситуации лучше сделать несколько коротких магистралей, чем одну длинную, чтобы теплоноситель циркулировал по веткам примерно с одинаковой температурой.

Популярная схема построена на равенстве длины контуров системы в доме, обеспечивая равномерный прогрев.

В домах с чердаком для установки расширительного бака используют верхний способ разводки в отопительных системах. В иных случаях применяется нижний способ разводки отопления.

Система отопления может быть спроектирована с верхней или нижней разводкой трубопроводов. Название системы определяется положением трубы подачи горячей воды: верхняя разводка предполагает подачу сверху, а нижняя — снизу.

При верхней разводке расширительный бак располагают на самой высокой точке системы. Теплоноситель циркулирует по системе под действием силы тяжести. Обратка в такой системе ниже радиаторов. Для реализации подобного проекта в частном доме требуется чердак, где и устанавливают бак.

При неблагоприятных условиях для верхней разводки применяют второй вариант: подачу теплоносителя снизу и установку обратки выше радиаторов. Скоростной перенос теплоносителя в основном обеспечивается циркуляционным насосом.

Эта схему собирают поэтапно, начиная с нижнего этажа и поднимаясь вверх. Трубу подачи жидкости устанавливают с небольшим наклоном, что помогает избежать образования воздушных заторов.

Чтобы избавиться от воздушных заторов, отопительные системы комплектуют автоматическими клапанами для сброса воздуха.

Автоматические воздухоотводчики устанавливают на все контуры и кольца отопительных систем различной температуры: высоко-, средне- и низкотемпературных, а также в теплых полах и плинтусных системах.

Коллектор тёплого пола и радиательной системы отопления должен иметь собственный воздухоотводчик. Размещать отдельный воздухоотводчик на каждое кольцо рекомендуется.

Применение сепаратора воздуха исключает необходимость устанавливать автоматические воздухоотводчики на трубопроводы и краны Маевского на радиаторах.

Автоматические воздухоотводчики устанавливают на самых высоких участках систем, краны Маевского — на радиаторах, а сепараторы — перед циркуляционным насосом для предотвращения его поломки из-за воздуха.

Где поставить циркуляционный насос?

Насос чаще всего устанавливают на обратке системы, а не на подаче. Такая установка снижает риск быстрого износа и поломки устройства, поскольку теплоноситель уже остыл. Но это правило не актуально для современных насосов, оснащенных подшипниками с водяной смазкой, которые рассчитаны на эксплуатацию в таких условиях.

Установка циркуляционного насоса на подаче возможна, поскольку гидростатическое давление системы ниже. Размещение устройства разделяет систему на две части: область нагнетания и область всасывания. Насос, установлен после расширительного бака, откачивает воду из накопителя и нагнетает её в систему.

В системе отопления циркуляционный насос разделил контур на две зоны: подачу теплоносителя и отбор.

Установленный на обратке перед расширительным бачком насос будет закачивать воду в бачок, отсасывая ее из системы. Понимание этого момента позволит учесть особенности гидродинамического давления в разных точках системы. При работающем насосе динамическое давление в системе при неизменном объеме теплоносителя остаётся постоянным.

Выбор места установки насосов важен, но важно также правильно их смонтировать. установки циркуляционного насоса.

Расширительный бак формирует статическое давление. В зоне нагнетания системы отопления из-за него создаётся повышенное гидравлическое давление, в зоне разрежения — пониженное.

Закрытый бак, предназначенный для теплоносителя, увеличивающегося в объеме при нагревании, можно установить в любой системе. Однако чаще всего его помещают на обратном трубопроводе перед котлом. В этом месте температура теплоносителя наименьшая.

Лучше всего устанавливать циркуляционный насос после расширителя, чтобы его износ был минимальным.

Объем резервуара для расширения необходимо выбирать таким, чтобы он соответствовал объему теплоносителя при нагревании. В установках с напольным котлом важно добавить к этому объему объем встроенного расширителя.

Объем расширительного бачка определяют расчётом, но существуют усреднённые нормативы, по которым его объём должен превышать 3% от объёма теплоносителя.

Разрежение может стать таким сильным, что сравняется с давлением атмосферы, а то и превзойдет его. Это приводит к поступлению воздуха извне в систему.

В условиях повышения давления воздух может вытесняться из системы, иногда наблюдается закипание теплоносителя. Это всё может вызвать неверную работу отопительного оборудования. Для предотвращения таких ситуаций необходимо обеспечить повышенное давление в зоне всасывания.

Для этого возможно применение одного из указанных вариантов:

Установите расширительный бак так, чтобы его верх находился не ниже чем на 80 сантиметров над трубами отопления.
Установите накопитель на самой верхней позиции в системе.
Отсоединить патрубок накопителя от подачи и подключить его к обратке, расположенной после насоса.
установить насос не на обратке, а на подаче.

В некоторых случаях поднять расширительный бак на нужное расстояние бывает трудно. Часто его устанавливают на чердаке, когда там достаточно места. Важно следовать правилам монтажа накопителя для обеспечения его бесперебойной работы.

Пошаговые инструкции по монтажу и подключению дополнительного бака представлены ниже. другой нашей статье.

Если чердак не отапливается, утепление накопителя необходимо. Перемещение бака на самую высокую точку системы с принудительной циркуляцией затруднительно, если система изначально была построена как естественная.

Часть трубопровода нужно переделать для того, чтобы наклон труб направлялся к котлу.

Расширительный бак, размещённый внутри помещения, не требует дополнительной защиты. В случае установки на неотапливаемом чердаке нужно обеспечить теплоизоляцию бака.

Переместить патрубок бачка с подачи на обратку обычно нетрудно. Точно так же легко осуществить последний вариант: установить циркуляционный насос в систему на подающей магистрали после расширительного бака.

В подобных условиях следует отдать предпочтение модели насоса, обладающей высокой степенью надёжности и способной долгое время работать с нагретым теплоносителем.

Выводы и полезное видео по теме

В этом видео доступна информация о принудительных системах отопления.

Подробные расчеты для подбора циркуляционного насоса доступны по ссылке.

Ролик демонстрирует устройство и монтаж циркуляционного насоса.

Системы отопления принудительного действия не столь сложны, какими могут показаться на первый взгляд. Для реализации такой задачи необходимо выполнить точные расчеты и составить детальный проект. При соблюдении этих условий можно обеспечить дом надежным и эффективным отоплением.

Подбираете схему отопления с принудительной циркуляцией для дома? Есть вопросы, на которые нет ответа в статье?
Задайте их эксперту в комментариях.

Хотите добавить практические советы по установке насосов? Напишите нам – ваши идеи помогут многим начинающим.