Меню Рубрики

Как создается давление в закрытой системе отопления

Работа системы центрального отопления невозможна без такого физического понятия, как давление.

Важно контролировать его уровень, потому как от этого зависит эффективность обогрева помещений и, главное — безопасность эксплуатации.

Слишком высокий натиск в трубах может привести к течи или даже прорыву системы отопления со всеми печальными последствиями для жильца и соседей. А если показатель слишком низкий, температура в помещении не будет поддерживаться на нужном уровне.

Давление — сила, которая действует на стенки трубопровода, радиаторов и на сам теплоноситель, заставляя его двигаться по контуру и выполнять свою главную функцию: передачу тепла.

Давление в системе отопления подразделяется на статическое и динамическое.

Гидростатическое давление — напор, оказываемый самим весом воды в системе, зависит оно от высоты водяного столба, следовательно, от этажности здания. В самой высокой точке контура оно равно нулю.

Справка. На каждые 10 метров высоты статическое давление изменяется на 1 атмосферу (

Такое давление создаётся в первую очередь циркуляционными насосами, а также конвекцией (перемещением жидкости за счёт разницы температур) при нагреве.

На динамический уровень влияют, кроме перечисленного, регуляторы отопления, установленные на радиаторах и в котельной.

Чтобы создать или добавить давление в системе отопления, применяют несколько способов.

Опрессовка — процесс изначального заполнения системы отопления теплоносителем с временным созданием напора, превышающего рабочий.

Внимание! Для новых систем при пусконаладки напор должен быть в 2—3 раза больше нормального, а при регламентных проверках достаточно повышения на 20—40%.

Данная операция может производиться двумя способами:

  • Подключение контура отопления к трубопроводу водоснабжения и постепенное заполнение системы до нужных значений с контролем по манометру. Этот способ не подойдёт, если давление в водопроводе недостаточно высокое.
  • Использование ручных или электрических насосов. Когда в контуре уже есть теплоноситель, но нет достаточного давления, используются специальные опрессовочные насосы. Жидкость заливается в резервуар насоса, и напор доводится до требуемого уровня.

Фото 1. Процесс опрессовки системы отопления. При этом используется ручной опрессовочный насос.

Главная цель опрессовки — выявить неисправные элементы системы отопления в предельном режиме работы, чтобы избежать аварий при дальнейшей эксплуатации. Поэтому следующим действием после данной процедуры является проверка всех элементов на наличие течей. Контроль герметичности выполняется по падению давления в течение определённого времени после опрессовки. Операция состоит из двух этапов:

  • Холодная проверка, в ходе которой контур заполнен холодной водой. В течение получаса уровень напора не должен упасть больше, чем на 0,06 МПа. За 120 минут падение должно быть не больше чем 0,02 МПа.
  • Горячая проверка, проводится та же процедура, только с горячей водой.

По результатам падения производится вывод о герметичности системы отопления. Если проверка пройдена, уровень напора в трубопроводе сбрасывается до рабочих значений путём удаления лишнего теплоносителя.

Вычисление напора в отопительной системе необходимо по двум причинам: для обеспечения циркуляции теплоносителя и для предотвращения разгерметизации некоторых элементов контура вследствие превышения их рабочего давления.

Справка. Максимальное рабочее давление указывается на самих компонентах или в паспорте к ним. Например, для полипропиленовых труб это 4—6 атм, для многих чугунных радиаторов — 5 атм. Расчётный напор не должен превышать допустимого напора самого «слабого звена» отопительного контура.

Чтобы теплоноситель передвигался по трубопроводу, необходимо создать динамическое давление больше статического:

  • В схеме с естественной циркуляцией — немного превышает уровень статического.
  • При принудительной циркуляции, динамическое значение должно быть как можно больше статического для получения максимального КПД.

Для определения гидростатического давления подойдёт формула p = ρgh, или, упрощая для воды — p = 10000h, где h — высота водяного столба в отопительной системе.

Рабочее давление определяется как сумма статического давления на заданной высоте контура и динамического, создаваемого насосом или процессом конвекции. Максимальное воздействие на трубы создаётся в самой нижней точке системы, в верхней же оно минимально.

Однажды настроенная и запущенная система отопления не может работать вечно: со временем характеристики ухудшаются, что приводит к некачественному обогреву помещений. Индикатором качества работы отопления и является давление, по его изменениям можно судить о проблемах.

Для обогрева с принудительной циркуляцией падение напора может быть вызвано следующими причинами:

  • протечки в контуре;
  • проблемы с насосами (неисправность, загрязнение, плохое электропитание);
  • повреждение мембраны расширительного бачка;
  • неисправность блока безопасности.

К повышению напора могут привести:

  • слишком высокая температура теплоносителя;
  • маленькое сечение трубопровода;
  • загрязнение фильтров или теплоносителя;
  • образование воздушных пробок;
  • неправильный режим работы насосов.

В системе отопления с естественной циркуляцией проблема повышения давления не стоит, но может иметь место его понижение, однако это является нормальным процессом.

Дело в том, что естественная циркуляция подразумевает саморегуляцию напора теплоносителя. Он движется по трубам благодаря разнице температур между обраткой и подачей: менее плотная горячая вода всплывает вверх. Соответственно, чем большая температура установлена на котле, тем больше напор. Но разница температур будет понижаться при прогреве помещений, поэтому с установлением нужной температуры воздуха в комнате давление упадёт.

Перепад давления в отоплении — это разница давлений между трубопроводом подачи и обратки, благодаря которой и осуществляется циркуляция теплоносителя. Перепад — это рабочий напор системы. Его требуемое значение зависит от высоты здания:

  • в одноэтажных домах в схеме естественной циркуляции — 0,1 МПа на каждые 10 м высоты;
  • в домах малой этажности в закрытой схеме0,2—0,4 МПа;
  • в многоэтажкахдо 1 МПа.

Гидравлический расчёт производится на этапе проектирования и является основой для функционирования системы. Формулы гидравлики довольно сложны и выходят за рамки данной статьи, поэтому перечислим основные их следствия, показывающие, что может влиять на перепад давления:

    Материал трубопровода. Более шершавый, такой как асбестоцемент или стальная труба после длительной эксплуатации замедляют поток жидкости.

Фото 2. Забитые трубы отопления. Из-за этого может нарушаться давление в отопительной системе.

  • Переходы с большего сечения на меньшее.
  • Повороты, изгибы — увеличивают гидравлическое сопротивление трубопровода.
  • Внутреннее строение радиаторов и их сечение.
  • Запорная и регулирующая арматура.
  • В ходе вычислений также определяется скорость движения воды, её оптимальное значение — 0,3-0,7 м/с. При меньших значениях возможно образование воздушных пробок и слишком большой разброс температур между радиаторами, а при больших будет возникать шум движения жидкости и повысится износ трубопровода мелкими абразивными частицами в теплоносителе.

    При нагреве, вода увеличивается в объёме и тем самым приводит к увеличению напора. Например, при температуре 20 °C он может вырасти на 0,1 МПа, а при 70 °C на 0,2 МПа. Таким образом, изменение степени нагретости воды также может использоваться для регулировки давления.

    Задача циркуляционного насоса — создать перепад давлений для движения теплоносителя. В невысоких домах достаточно одного насоса, установленного в нижней точке системы.

    Фото 3. Циркуляционный насос, установленный в системе отопления. Прибор перекачивает теплоноситель по трубам.

    В высотных строениях проблема разницы напора на самом нижнем и верхнем этажах встаёт более остро, поскольку статическое давление столба воды оказывается значительным. Для выравнивания напора в таких зданиях используются специализированные повысительные насосы.

    Расширительный бачок является очень важной частью системы отопления. Необходимость в нём объясняется тем, что жидкость почти не сжимаема, поэтому при скачках давления и гидроударах она может повредить трубопровод, радиаторы и другие компоненты. Расширительный бак берёт этот перепад на себя.

    В различных схемах используются разные бачки. В схеме с естественной циркуляцией он сообщается с атмосферой и является открытым, устанавливается в самой верхней точке контура. При увеличении напора воды в системе, уровень её в баке будет расти, пока не дойдёт до трубки перелива, соединённой с канализацией.

    Так как контур с таким баком сообщается с атмосферой, в нём появляется коррозия, а также жидкость постепенно испаряется с открытой поверхности бачка и нужно отслеживать её уровень.

    В закрытой схеме принудительной циркуляции расширительный бак выполнен в виде ёмкости с упругой резиновой мембраной, заполненной с одной стороны сжатым воздухом, а с другой — теплоносителем.

    При изменении объёма последнего, воздух сжимается или разряжается, стабилизируя напор в системе.

    В небольших зданиях для компенсации перепадов напора достаточно расширительного бачка, но в высотных строениях со сложной конфигурацией отопительной системы приходится прибегать к использованию специальных регуляторов давления. Чувствительная мембрана или поршень измеряют его в месте установки регулятора, а изменение давления производится с помощью силового элемента: груза или пружины. Регуляторы делятся на три типа:

    1. «После себя» (редукционные клапаны) — перекрывают сечение потока, тем самым уменьшая напор до установленного уровня на участке после себя.
    2. «До себя» (перепускные клапаны) — устанавливают давление до себя, перепуская излишний теплоноситель в трубопровод обратки.
    3. Регуляторы перепада (дифференциальные) — поддерживают заданную разницу между двумя участками при помощи двухходового клапана, компенсирующего падение давления.

    Ручной сброс осуществляется с помощью удаления лишнего объёма теплоносителя из сливного крана, а также изменением степени накачки мембраны расширительного бака.

    В случае аварийной ситуации, быстро сбросить напор поможет предохранительный клапан сброса. Существуют модели с фиксированным и настраиваемым значениями. Требуемое значение должно быть выше рабочего, но меньше максимально допустимого давления во всём контуре. При превышении установленного уровня, мембрана клапана открывается и излишки теплоносителя сливаются в канализацию.

    Манометры представляют собой приборы с круглой шкалой и стрелкой, указывающей на текущее давление. Устанавливаются они в критически важных точках контура через трёхходовой клапан: после котла, на разветвлениях, у насосов, в группе безопасности. При выборе манометра учитывайте его максимальное значение, которое он способен измерить. Слишком большое (например, 50 атм в системе с 4 атм) приведёт к неточным показаниям, а маленькое — может повредить измерительный прибор.

    Фото 4. Манометр для измерения давления в системе отопления. Прибор представляет из себя циферблат с нанесенной на него шкалой.

    Посмотрите видео, в котором рассказывается, из-за чего могут наблюдаться скачки давления в системе отопления.

    Контроль и поддержание давления в системах отопления имеет первостепенное значение. Не так страшно, если недостаточно высокое давление приведёт к плохому обогреву помещений. Куда страшнее, когда его превышение вызовет разрыв радиаторов или трубопровода, что может привести к серьёзным ожогам или затоплению здания. Поэтому безопасность превыше всего. Необходимо соблюдать регламентные процедуры, описанные в СНиП и регулярно обслуживать отопительную систему, если значения напора выходят за установленные нормы. Тогда отопление в доме будет максимально эффективным и безопасным.

    Перед всеми владельцами частных домов при установке или реконструкции отопительного устройства, встает немаловажный вопрос — какое давление должно быть в системе отопления закрытого типа? От решения полностью зависит степень вырабатываемого тепла, работоспособность трубопровода, исправное состояние котла.

    Функционирование отопительных устройств характеризуется несколькими особенностями, главным из которых считается температурный уровень, зависящий от технических свойств агрегата, и схемы проведенных труб. На момент обогрева и запуска циркуляции технической воды внутри образовывается давление, показатели которого имеют прямое влияние на функционирующие способности и характеристики системы в целом.

    Давление в отопительной системе частного дома не должно быть выше предела устойчивости одного из самых слабых составляющих – теплообменника, встроенного в котел. Наиболее выносливые устройства способны выдерживать напор до трех атмосфер. Не стоит путать обозначение с мегапаскалем, поскольку 1 единица атмосферного давления равняется 0,1 МПа.

    Элементы, расположенные не в котле, например, радиаторная схема, обладают более высокой степенью прочности и способны выдерживать до 6 атмосфер.

    Решение задачи, какое давление в системе отопления частного дома считается правильным, зависит от разновидности устройства.

    Состав системы отопления закрытого типа

    Стандартный тип устройства – установка с обычной, точнее естественной циркуляцией отопительной жидкости, которая носит название термосифонная или гравитационная установка. В данном случае давление образовывается за счет величины разбега высот узлов, самых низких и высоких.

    Если промежуток равняется 10,34 м, в нижнем узле образуется давление 1 атм. Получается, при максимальном уровне выносливости в 3 атм, отопительное устройство поломается только если агрегат будет выше его на 31,02 м (промежуток умножить на 3 атм).

    Следует учитывать, что максимальный уровень образовывается в самой низкой плоскости, с каждым метром возвышения статическое обозначение уменьшается.

    Преизбыточный уровень давления в высшей плоскости установки равен нулю, монтированный на контуре расширительный резервуар может обладать видом обычного открытого бака. Однако если устройство оснащено циркуляционной насосной установкой, перекачивающей воду, систему следует делать закрытого типа.

    Циркуляционная насосная установка в зоне трубопровода, располагающегося за устройством, образовывает высокое давление. Данный способ имеет ряд преимуществ:

    • Контур с обычной циркуляцией теплоносителя должен обладать длинной не более тридцати метров, при закрытой установке, размеры элемента не ограничены.
    • Появляется возможность применять трубы с маленьким диаметром.
    • Радиаторные элементы можно подключать последовательным образом.
    • При параллельной установке радиаторов, двухтрубного типа, циркулярный насос способен равномерно распределять тепло по контурам.
    • Устройство, оборудованное циркуляционной насосной установкой, подходит для эксплуатации при пониженных температурных показателях. Этот фактор позволяет отапливать помещение между сезонами. Для сравнения — гравитационного типа устройство из-за слабого давления не способно при низких температурах заставлять циркулировать воду через секторы радиаторов, трубопроводы.

    ВИДЕО: Динамика давления в замкнутом контуре

    Давление в системе отопления в частном доме, которое развивается благодаря циркуляционному насосу, зачастую называется динамическим. Также следует помнить, что его уровень не может быть безграничным и должен соответствовать нескольким основным требованиям:

    • Значение давления не может превышать максимальный уровень, указанный в инструкциях по эксплуатации отопительного оборудования и других дополнительных элементов.
    • Мощность развиваемого давления необходимо устанавливать таким образом, чтобы она была способна противостоять гидравлическому сопротивлению, которое полностью зависит от их размеров, длинны, конфигурации, радиуса, значения скорости продвижения воды.

    Со стороны пользователя расчет с учетом всех вышеперечисленных факторов может показаться сложным, однако применять их не требуется. Достаточно только правильно отрегулировать мощность насосной установки таким образом, чтобы разбег температурного режима на входе и выходе не имел большой разницы, зачастую стандартным показателем считают 20°С.

    Показатели расширения воды в результате нагрева

    Легкий способ расчета, решающего задачу, какое давление в системе отопления частного дома, с установленным циркулярным насосом, заключается в сложении стандартного вида давления и статистического типа. Результат должен равняться не менее 1,5 атм, не более 2,5. Однако следует учитывать, что при увеличении длины трубопровода, насосное динамическое давление уменьшается за счет гидравлического сопротивления в контуре. В данной ситуации, расширительный резервуар открытого типа требует увеличения высоты монтажа оборудования более чем на 10 м/1 атм от нижней части трубопровода, иначе произойдет процесс выплескивания теплоносителя. Именно поэтому в подобных случаях применяют мембранное приспособление со встроенной воздушной подушкой – отопление закрытого типа.

    Рабочее давление в системе отопления имеет свойство снижать свой уровень. Данная проблема обуславливается такими причинами:

    Рассмотрим самые распространенные причины утечки теплоносителя:

    • Через зазоры мембранного расширительного резервуара. Определить утечку сложно, поскольку теплоноситель все равно остается в резервуаре. Чтобы подтвердить или исключить аспект, следует прикрыть рукой золотник, подкачивающего воздух. Если из него вытекает жидкость, мембранная оболочка повреждена.
    • Утечка может произойти из-за кипения воды, проходящей через теплообменник, в результате чего теплоноситель вытекает из предохранительного клапана.
    • Поражения ржавчиной, плохой герметичности соединительных элементов или других неисправности трубопровода.

    Для корректной работы системы все элементы должны быть собраны в точной последовательности

    1. Вода выделила воздух, который после устранили при помощи воздухоотводчика

    После того, как пользователь изучит, для чего нужно давление в системе, следует правильно заполнить отопительную установку теплоносителем – в частых случаях именно неправильное наполнение может послужить поводом для падения уровня давления.

    Для решения задачи, теплоноситель перед наполнением контура нужно подвергнуть деаэрации, снижающей объемы растворенного кислорода в тридцать раз. Обратите внимание, что весь процесс проходит в замедленном темпе, начиная с нижней части системы, с применением только холодной воды.

    1. Комбинированное отопительное устройство с алюминиевыми радиаторами

    Теплоноситель, при первом контакте с алюминиевым материалом распадается на элементы, после чего выполняет следующие действия: происходит реакция металла с кислородом, далее образовывается окисная пленка, водород улетучивается через воздухоотводчик.

    Процесс будет продолжаться, пока все алюминиевые стенки радиаторов не покроются окисляющей пленкой. Чтобы поднять давление в устройстве, владельцу необходимо дополнить недостающую воду.

    ВИДЕО: Как поднимают рабочие показатели

    После того, как пользователь определился с вопросом, какое давление должно быть в системе, нужно следовать следующим правилам, чтобы не произошло его резкого возрастания.

    1. Нужно отслеживать температуру воды в резервуаре и устранять причины способствующие закипанию теплоносителя.
    2. Регулярно проверять трубопроводы на проходимость. Часто встречаются случаи резкого увеличения давления из-за наростов в радиаторах, воздушного шлюза или загрязнения фильтров.

    Как ни странно, но именно на этот вопрос можно ответить легко. Рабочие параметры зависят от того, какое именно помещение отапливается:

    1. Если это частное домовладение или квартира, рабочее давление должно находится в пределах 0,7-1,5 атмосферы.

    Показатели могут отличаться в зависимости от мощности и модификации котла. В некоторых случаях разница в давлении на разных узлах может варьироваться от половины до двух атмосфер. Если данных нет, выбирайте 1,5 атм.

    1. В домах с централизованным отоплением рабочее давление намного выше – до 7 атм в девятиэтажных зданиях, до 10 атм – в домах с большим количеством этажей.

    Если в квартире отслеживается превышение рабочих параметров, нужно установить на радиаторы регуляторы. Когда показатели ниже нормативных, можно отдельно врезать циркуляционный насос 12 вольт.

    После того, как выполнена обвязка котла и собрана вся система, в нее запускают небольшое количество воды для проверки и опрессовки. Поскольку она еще холодная, давление будет минимальным. Как только теплоноситель начнет нагреваться, пропорционально будет увеличиваться и давление. В уже функционирующей системе роль демпфера выполняют расширительные баки (гидроаккумуляторы), которые отбирают энергию у теплоносителя и тем самым контролируют давлением.

    Гидроаккумулятор работает не постоянно – он включается как только давление достигает 2 атмосфер. При снижении отключается. Предохранительный клапан страхует работу расширительного бака на тот случай, когда наступает критический показатель – более 3 атмосфер.

    Важно помнить, что поддержание стабильного значения давления в воздушной камере положительно сказывается на работоспособности всей отопительной установки, включая трубопровод и оборудование. Для решения задачи, какое давление должно быть в системе, есть стандартный ответ – не менее 1,5 атм и не более 3, все зависит от индивидуальных характеристик оборудования. Если показатель упадет ниже минимального значения, может произойти разрыв мембраны, поднимется выше максимального – так же вырастит и давление воды.

    ВИДЕО: Как правильно закачать и создать давление в расширительном баке

    Adblock
    detector