Система отопления с насосной циркуляцией
Если гласить о основных недочетах системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, то к таким следует отнести маленький циркуляционный напор (в особенности это касается квартирных систем) и, как следствие, увеличенный размер труб. Стоит допустить маленькую ошибку в выборе поперечника труб, как теплоноситель окажется «зажатым» и не сумеет преодолеть гидравлическое сопротивление.
Для того чтоб «разжать» систему, значимой ее переделки не будет нужно, довольно только включения в систему циркуляционного насоса и переноса расширительного бачка с подачи на обратку. При всем этом необходимо отметить, что переносить расширитель на обратку не всегда непременно. Когда делается обычная переделка легкой (например, квартирной) системы, бачок можно бросить на прежнем месте. Реконструкция (устройство новейшей системы) по всем правилам предполагает перенос бачка на обратку и его подмену с открытого на закрытый. Какова должна быть мощность циркуляционного насоса и куда и как его следует устанавливать?
Циркуляционные насосы, применяемые в бытовых системах отопления, характеризуются низким потреблением электроэнергии — приблизительно 60-100 Вт, ведь они не обеспечивают подъем воды, а только служат вспомогательным инвентарем для преодоления ею местного сопротивления в трубах. Такие насосы справедливо было бы сопоставить с корабельным винтом, который толкает воду, продвигая, тем, судно, но при всем этом количество воды в море не прибавляется и не убавляется: общий баланс воды сохраняется на прежнем уровне. Присоединенный к трубопроводу циркуляционный насос толкает воду, но, независимо от количества вытолкнутой воды, к нему с другой стороны поступает столько же воды. Таким макаром, нет никаких оснований бояться, что произойдет выталкивание насосом теплоносителя через открытый расширитель: система отопления является замкнутым контуром с неизменным количеством воды в нем.
В централизованные отопительные системы не считая циркуляционных, могут врубаться и повысительные насосы, поднимающие давление и способные поднять воду. В принципе, конкретно повысительные насосы и следует именовать насосами, тогда как циркуляционный насос уместно будет сопоставить с вентилятором: обыденный вентилятор может гонять воздух по квартире, но максимум, что он может, это сделать циркуляцию воздуха, и никаким образом не в состоянии поменять атмосферное давление (даже если работает в наглухо закрытом помещении). Внедрение циркуляционного насоса дает возможность существенно прирастить радиус деяния системы отопления, уменьшить поперечникы трубопроводов, также сделать условия для присоединения систем к котлам, работающим с теплоносителем с завышенными параметрами.
В качестве принципиального параметра для обеспечения бесшумной работы водяных отопительных систем с насосной циркуляцией, выступает скорость движения теплоносителя. А конкретно, скорость теплоносителя не должна быть выше:
— в трубопроводах главных помещений жилых построек, если условные проходы труб составляют 10, 15, 20 мм и поболее — 1.5, 1.2 и 1 м/с соответственно;
— в трубопроводах, проложенных во вспомогательных помещениях жилых домов — 1.5 м/с;
— в трубопроводах, проложенных конкретно во вспомогательных зданиях — 2 м/с.
Чтоб работа системы была бесшумной и доставляла требуемый объем теплоносителя, следует сделать маленький расчет. Нам уже понятно, как приблизительно определяется требуемая мощность котла (в кв), с учетом площади отапливаемого помещения. Формула расчета рационального расхода проходящей через котел воды, такая: Q=P , где Q обозначает расход проходящего через котел теплоносителя, (в л/мин), а P — мощность котла в кв. Например, котел, мощность которого составляет 30 кВт, просит расхода воды около 30 л/мин. Для того, чтоб найти, каковой будет расход теплоносителя на любом отрезке циркуляционного кольца, употребляется эта же формула.
Например, с учетом того, что уже известна мощность установленных на данном отрезке радиаторов, можно высчитать расход воды для радиаторов, устанавливаемых в одной комнате. Предположив, что установленные радиаторы имеют мощность 6 кВт, расход воды составит примерно 6 л/мин. Рассчитав расход воды, нетрудно найти поперечник трубопровода. Обозначенные в таблице величины отражают принятые на практике соответствия поперечникам труб (при условии, что расход проходящего по ним теплоносителя не превосходит 1.5 м за секунду). Потом определяется мощность циркуляционного насоса. Для каждых 10 метров длины циркуляционного кольца необходимо 0.6 м напора насоса.
Соответствие поперечников трубопроводов с расходом теплоносителя Расход, л/мин 5,7 15 30 53 83 170 320 Поперечник, дюймы 1/2 3/4 1 11/4 11/2 2 21/2
Например, при общей длине кольца циркуляции 90 м, напор насоса должен быть 5.4 м. Получаем в магазине (или по каталогу) насос с необходимым напором. При использовании труб с наименьшим поперечником, чем рекомендованные в абзаце выше, мощность насоса должна быть больше, так как, чем тоньше труба, тем в ней больше гидравлическое сопротивление. Как следует, при использовании труб с огромным поперечником, допустимо уменьшение мощности насоса. Для обеспечения неизменной циркуляции воды в отопительных системах, рекомендуется создавать установку более 2-х циркуляционных насосов, при всем этом один будет рабочим, а другой — запасным. Как вариант можно установить один насос, а другой бросить лежать в скрытом месте, и в случае поломки первого произвести резвую подмену.
Следует увидеть, что вышеприведенный расчет системы отопления является очень простым, не учитывающим разных причин и соответствующих особенностей личных отопительных систем. А именно, если вы ведете строительство коттеджа со сложной архитектурой, то это востребует производства четких расчетов, что под силу только инженерам-теплотехникам. Можно с уверенностью сказать, что очень неразумно вести строительство многомиллионного сооружения, не имея исполнительной документации — проекта, который учитывает все особенности объекта.
Заполненный водой циркуляционный насос в системе отопления испытывает равное гидростатическое давление со стороны 2-ух патрубков (при условии, что вода не греется): поглощающего (входного) и нагнетательного (выходного), соединяемых с теплопроводами. Благодаря тому, что конструкция современных циркуляционных насосов подразумевает наличие подшипников с водяной смазкой, насосы можно располагать как на оборотном, так и на подающем трубопроводе, хотя, обычно, ставят на обратке. В 1-ое время такое решение обусловливалось чисто техническими причинами: у насоса, расположенного в более прохладной воде, срок службы подшипников, ротора, также сальниковой набивки — больше. В текущее время насосы инсталлируются на обратку быстрее по привычке, так как в замкнутой системе положение циркуляционного насоса в плане сотворения искусственной циркуляции воды роли не играет.
Более того, беря во внимание, что на подающем трубопроводе гидростатическое давление обычно меньше, размещение таких насосов конкретно на «подаче» более правильно. Например, расстояние от котла, на котором установлен расширительный бачок составляет 10 м в высоту. Это значит, что он делает статическое давление десятиметрового водяного столба, но данное утверждение корректно только для нижнего трубопровода. В верхнем же давление будет меньше, так как и величина водяного столба тут меньше. Таким макаром, независимо от местоположения насоса он будет подвержен схожему давлению с обеих сторон: даже если, к примеру, установить его на главном вертикальном подающем (или оборотном) стояке, разница давлений в обоих патрубках будет малозначительной, ввиду маленьких размеров насоса.
Но, все труднее, чем может показаться на 1-ый взор. Работающий в замкнутом кольце отопительной системы насос, делает усиление циркуляции, средством нагнетания воды в теплопровод с одной стороны, и засасывания — с другой. В итоге уровень воды в расширительном баке останется прежним после запуска циркуляционного насоса, так как равномерная работа насоса только делает циркуляцию при том же самом количестве воды. В связи с тем, что в данных критериях (неизменный объем воды в системе и равномерность деяния насоса) уровень воды в расширительном баке остается неизменным, независимо от того работает ли насос, в точке соединения расширителя к трубам системы гидростатическое давление также будет неизменным. Потому точку присоединения и именуют нейтральной, ведь развиваемое насосом циркуляционное давление никаким образом не оказывает влияние на создаваемое расширительным бачком статическое давление.
Необходимо подчеркнуть, что расширительный бак циркуляционного насоса в закрытых гидравлических системах служит типичным рубежом, после которого происходит смена знака у развиваемого насосом давления: до этой точки насос средством сотворения компрессии нагнетает воду, а после нее всасывает воду при помощи вызываемого насосом разрежения. Таким макаром, теплопроводы гидравлической системы на отрезке от насоса до точки неизменного давления (если считать по направлению движения воды) относятся к зоне нагнетания, а теплопроводы после данной точки — к зоне всасывания насоса.
Другими словами, если установить циркуляционный насос к трубопроводу сходу после точки присоединения расширительного бака, насосом будет выполняться отсасывание воды из бака и ее нагнетание в систему, а при подключении насоса перед вышеуказанной точкой — насос будет делать функцию по откачиванию воды из системы и нагнетанию ее в расширительный бак.
Казалось бы, какое имеет значение, откачивается вода насосом из бачка либо нагнетается в него — главное, чтоб вода вертелась по системе. Но есть значимая разница, так как в работу системы врубается создаваемое расширительным бачком статическое давление. В трубопроводе, расположенном в зоне нагнетания насоса, нельзя не считаться с тем, что в нем, сравнимо с давлением воды в состоянии покоя, гидростатическое давление повышено. В свою очередь, для трубопровода, размещенного в зоне всасывания насоса, нужен учет снижения давления, вспоминая о том, что не исключена ситуация, в какой гидростатическое давление может не только лишь понизиться до атмосферного, да и возникнет разрежение. Другими словами, за счет разности давлений в системе может показаться опасность высвобождения или всасывания воздуха, либо даже вскипания теплоносителя.
Для того, чтоб не столкнуться с неувязкой нарушения циркуляции воды из-за ее вскипания или подсасывания воздуха, следует соблюдать определенное правило, разрабатывая и производя гидравлический расчет систем отопления: при работе насоса в зоне всасывания (во всех точках трубопровода) гидростатическое давление всегда должно быть лишним. Для соблюдения данного правила есть 4 метода.
1) Поднять расширительный бачок на достаточную высоту (не ниже 80 см). Этот метод является довольно обычным в критериях, когда реконструируются системы с естественной циркуляцией в насосную циркуляцию, но в то же время требующим помещения с высочайшим чердаком и мер по кропотливому утеплению расширительного бака.
2) Переместить расширительный бачок в более небезопасной высочайшей точке, чтоб включить верхнюю магистраль в зону нагнетания. Здесь следует сделать пояснение. Элементом новых систем отопления являются подающие трубопроводы с насосной циркуляцией, и они выполняются с уклонами к котлу, а не от котла, с целью обеспечения движения воздушных пузырьков попутно с водой, так как из-за противодействия побудительной силы циркуляционного насоса они не выплывут «против течения», как это происходит в системе с естественной циркуляцией.
Как следует, высочайшая точка системы получится на очень удаленном, а не на главном стояке. Если вы реконструируете старенькую систему с естественной циркуляцией в насосную, то внедрение данного метода является довольно трудозатратным, так как пригодится переделывать трубопроводы. Для сотворения же новейшей системы этот метод не оправдан в связи с наличием других, более успешных вариантов.
3) Присоединить трубу расширительного бачка рядом с поглощающим патрубком циркуляционного насоса. Другими словами при реконструировании старенькой системы с естественной циркуляцией необходимо просто отрезать бачок от подающей магистрали и перестыковать на обратку сзади насоса, создав для него более подходящие условия.
4) Отступить от обычной схемы, при которой насос располагается на обратке, и включить его в магистраль «подачи» сходу за точкой присоединения расширительного бачка, что является самым обычным методом реконструирования системы с естественной циркуляцией: ничего больше не нужно переделывать, только врезать насос в трубу подачи. Но следует быть очень внимательным при выборе насоса, потому что его придется располагать в неблагоприятных критериях больших температур, а насосу надлежит накрепко работать в течении долгого времени, что могут гарантировать только приличные фирмы-изготовители.
Производители современной сантехнической и отопительной арматуры дают возможность произвести подмену расширительных бачков открытого типа на закрытые. Закрытый бачок не позволяет воды системы соприкасаться с воздухом, а это исключает испарение теплоносителя и его обогащение кислородом. Что, в свою очередь, позволяет понизить утраты тепла и воды, также содействует уменьшению внутренней коррозии отопительных устройств. Не считая того, в закрытом бачке исключено выливание воды наружу.
Экспанзомат, либо расширительный бачок закрытого типа представляет собой капсулу округлой (шарообразной) формы, герметичная мембрана снутри которой разделяет ее на 2 части: воздушную и жидкостную. В воздушной части корпуса находится закачанная под давлением азотосодержащая смесь. До того момента, когда отопительная система заполнится водой, давление газовой консистенции снутри бачка обеспечивает плотное прижатие диафрагмы к водяной части бачка. Нагревшаяся вода делает рабочее давление и наращивает объем теплоносителя, в итоге чего происходит выгибание мембраны бачка в сторону его газовой части. Когда рабочее давление и объем воды становятся наивысшими, водяная часть бачка заполняется и газовая смесь очень сжимается.
На случай продолжающегося увеличения давления и, как следствие, возрастающего объема теплоносителя, предусмотрен предохранительный клапан, который и срабатывает в данной ситуации, сбрасывая воду. Нужный объем бака должен быть как минимум равен объему температурного расширения теплоносителя, при всем этом нужно уравнять статическое давление столба теплоносителя в системе и предварительное давление в газовой части бака. Данные меры по подбору давления газовой консистенции дают возможность мембране находиться в равновесии при включенной, но не заполненной отопительной системе.
Установка бачка закрытого типа может выполняться в хоть какой точке системы, но обычно он устанавливается рядом с котлом, так как необходимо, по способности, обеспечивать наименьшую температуру воды в точке установки расширительного бачка. А как нам уже понятно, наилучшая точка установки циркуляционного насоса — сходу за расширительным бачком. В этой точке условия для работы насоса (как и в целом для отопительной системы) являются более подходящими. Но такая схема отопительной системы имеет две трудности: удаление воздуха и завышенное давление в котле. Конструкция систем с открытым расширительным баком предугадывает удаление воздуха противотоком через расширитель (в системе с естественной циркуляцией) или попутно (системы с насосной циркуляцией).
В системе с закрытым баком подобного нет, она является стопроцентно замкнутой и воздух не имеет выхода наружу. Воздушные пробки удаляются через установленный в высочайшей точке трубопровода автоматический прибор — спускник воздуха, снабженный поплавком и запорным клапаном. С повышением давления выше определенного, клапан срабатывает и происходит стравливание воздуха в атмосферу. Кандидатурой является установка на каждый радиатор отопления крана Маевского: детали, установка которой на служит для удаления воздушных пробок конкретно из радиатора. Время от времени краны Маевского входят в набор радиаторов, но обычно предлагаются раздельно.
Воздухоотводчики действуют по последующему принципу: за счет отсутствия воздуха, находящийся снутри прибора поплавок не позволяет выпускному клапану открыться. По мере роста количества воздуха в поплавковой камере, снижается уровень воды в воздухоотводчике, что приводит к опусканию поплавка и открытию выпускного клапана, выпускающего в итоге этого процесса воздух в атмосферу. Выход воздуха приводит к увеличению уровня воды в воздухоотводчике и всплытию поплавка, в итоге чего выпускной клапан запирается. Этот процесс идет до того момента, пока опять не соберется довольно воздуха в поплавковой камере, чтоб снизить уровень воды, опустив поплавок.
Есть разные по конструкции, форме и размерам автоматические воздухоотводчики, в том числе и устанавливаемые как конкретно на радиаторах (Г-образной формы), так и на магистральных трубопроводах. В сопоставлении с автоматическими воздухоотводчиками, кран Маевского представляет собой обыденную пробку, имеющую канал для отвода воздуха и ввернутый в него конусный винт. Методом выворачивания винта обеспечивается выход воздуха наружу через освободившийся канал. Выпускаются и воздухоотводчики с перекрывающим канал сброса воздуха железным шариком заместо конусного винта.
В качестве кандидатуры автоматическим воздухоотводчикам и крану Маевского в отопительную систему врубается сепаратор воздуха: основанный на применении закона Генри прибор. Как понятно воздух в отопительных системах находится частично в растворенном виде, а частично — в микропузырьках. Проходящая через систему совместно с воздухом вода оказывается в областях разных температур и давлений. Согласно закону Генри, воздух в одних областях выделяется из воды, а в определенных областях — растворяется в ней. Находясь в котле, теплоноситель подвергается нагреву до больших температур, в итоге чего конкретно в нем из содержащейся в воздухе воды высвобождается наибольшее количество воздуха в виде микропузырьков. Если их тотчас не отвести, то произойдет их растворение на других участках системы, где температура ниже. При удалении пузырьков сходу за котлом, на выходе сепаратора выходит обезвоздушенная вода, всасывающая воздух на различных участках системы.
Композиция котла и сепаратора воздуха позволяет использовать вышеперечисленный эффект, для того, чтоб поглотить воздух в системе и вывести его в атмосферу. Этот процесс идет повсевременно, прямо до полного вывода воздуха из системы. Сепаратор воздуха работает на базе принципа слияния микропузырьков. Другими словами, это означает, что происходит прилипание мелких пузырьков воздуха к поверхности особых колец. Микропузырьки собираются совместно, образуя огромные пузырьки, отделяющиеся и всплывающие в воздушную камеру сепаратора. Проходя через кольца, поток воды расползается в различных направлениях, а конструкция колец обеспечивает вступление проходящей через нее воды в контакт с поверхностью колец, что делает вероятным прилипание мелких пузырьков и их слияние.
Ворачиваясь к циркуляционному насосу, не излишним будет отметить последующее. В отопительных системах с протяженными трубопроводами и, как итог, большенными гидропотерями, часто есть потребность в достаточно массивных циркуляционных насосах, создающих на нагнетающем патрубке давление, превышающее то, на которое рассчитан отопительный котел. Проще говоря, если расположить насос на обратке конкретно перед котлом, высок риск, что потекут соединения в теплообменнике котла. Чтоб не допустить этого, массивные циркуляционные насосы инсталлируются за котлом, а не перед ним, другими словами на подающем трубопроводе. В этой связи появляется вопрос: где следует установить сепаратор — перед насосом либо за ним? Ведущие изготовители систем отопления после кропотливого исследования этого вопроса сделали вывод, что сепаратор следует располагать перед насосом, чтоб предохранить его от повреждений пузырьками воздуха.