Меню Рубрики

Как создать давление в закрытой системе отопления

Система отопления частного дома – последовательность соединенных трубами элементов, по которым циркулирует теплоноситель. Температура обычно нестабильна, она то выше, то ниже. Вместе с температурой увеличивается/уменьшается объем теплоносителя, так как он, как и любая жидкость, при нагревании расширяется, увеличиваясь в объеме, а при остывании сжимается. Чтобы при нагревании не разорвало трубы или радиаторы, устанавливают специальное устройство – расширительный бачок, в который вытесняется излишек теплоносителя при высокой температуре. Из него же при понижении температуры он попадает обратно с систему. Таким образом поддерживается стабильное давление в контуре отопления (в определенных пределах). Бачок может быть открытого или зарытого типа, соответственно и система тогда называется открытой или закрытой.

Если установлен расширительный бачок открытого типа, то и система называется открытой. В простейшем варианте он представляет собой какую-то емкость (кастрюля, пластиковая небольшая бочка и т.п.) к которой подсоединены следующие элементы:

  • соединительная труба небольшого диаметра;
  • устройство контроля уровня (поплавок), который открывает/закрывает кран подпитки при снижении количества теплоносителя ниже критической отметки (на рисунке ниже он работате по принципу сливного бачка унитаза);
  • устройство выпуска воздуха (если бачок без крышки в нем нет необходимости);
  • сливной шланг или контур для отведения излишков теплоносителя, если его уровень превышает максимальный.

Один из расширительных бачков открытого типа

Сегодня открытые системы делают все реже, а все потому, что в ней постоянно присутствует большое количество кислорода, который является активным окислителем и ускоряет процессы коррозии. При использовании этого типа в разы быстрее выходят из строя теплообменники, разрушаются трубы, насосы и другие элементы. К тому же приходится из-за испарения постоянно контролировать уровень теплоносителя и периодически его подливать. Еще один недостаток – не рекомендуют в открытых системах использовать антифризы – из-за того, что они испаряются, то есть вредят окружающей среде, а также изменяют свой состав (увеличивается концентрация). Потому все более популярными становятся закрытые системы – они исключают поступление кислорода, и окисление элементов происходит в разы медленнее потому считается, что они лучше.

Бачок мембранного типа устанавливается в закрытых системах отопления

В закрытых системах устанавливают бачки мембранного типа. В них герметичная емкость разделена упругой мембраной на две части. Внизу находится теплоноситель, а верхняя часть заполнена газом – обычным воздухом или азотом. Когда давление в небольшое, бак или пуст, или содержит небольшое количество жидкости. С увеличением давления в него вытесняется все большее количество теплоносителя, который сжимает содержащийся в верхней части газ. Чтобы при превышении порогового значения не разорвало устройство, в верхней части бака устанавливают воздушный клапан, который срабатывает при определенном давлении, выпуская часть газа, выравнивает давление.

Кроме того, что окисление в закрытой системе происходит медленнее, у них есть еще несколько плюсов:

  • не испаряется теплоноситель, нет его контакта с внешней средой, что позволяет использовать не только воду, но и специальные составы, повышающие эффективность отопления и улучшающие ее характеристики;
  • более высокое давление и скорость циркуляции теплоносителя, потому — бесшумное движение его по трубам.

При правильной организации отопления разница между температурой обратки и подачи невелика, что положительно влияет на длительность эксплуатации котла (исключение – конденсационные котлы, но там другой принцип работы).

Однотрубная схема открытого типа — расширительный бачок устанавливается в верхней точке

  • для эффективной работы требуется активное движение теплоносителя, что достигается или установкой насоса или созданием естественной циркуляции с достаточными уклонами;
  • при большом объеме системы требуется бак большого размера, место для которого отыскать непросто (его объем должен быть 10% от объема теплоносителя).

Основной показатель работоспособности – давление. Оно контролируется манометрами. Для индивидуальных систем отопления закрытого типа с принудительной циркуляцией рабочее давление составляет 1,5-2 Атм. Причем врезать манометры в ключевые точки желательно через трехходовые клапаны, которые дают возможность снять устройство для ремонта/замены, продуть или сбросить на ноль.

В этой системе мы видим расширительный бак (красный слева) и менометры

Если система большая и мощная, то точек контроля (манометров) много:

  • с обоих сторон от котла;
  • перед и после циркуляционного насоса;
  • при использовании регуляторов отопления — до и после них;
  • желательна установка до и после грязевиков и фильтров для контроля степени их засоренности.

По показаниям манометров в этих точках можно контролировать работоспособность всей системы.

Если обнаружили снижение давления, первым делом нужно выключить насос. И делее действовать исходя и з показаний манометра:

  • Если статическое давление тоже падает – где-то есть течь. Нужно осмотреть все элементы и устранить ее. Учтите, что причиной может быть даже очень маленькая дырка (меньше миллиметра), так что найти повреждение бывает сложно. При большой протяженности трубопровода можно локализовать участок утечки: поочередно отключать ветки. Как только падение прекратилось, участок определен – разгерметизация на том, который только что отключили.
  • Если при отключенном насосе давление стабильно – вышел из строя насос, его нужно нести в ремонт или менять.

Рост давления наблюдается реже, но также бывает. Он вызван обычно повышением температуры в системе, а она поднимается из-за недостаточной циркуляции теплоносителя. А вот почему плохо циркулирует теплоноситель нужно разбираться.

  • Сначала проверяем работоспособность насоса. Отключаем и смотрим. Если рост давления продолжается, дело не в насосе. Если стабилизировалось — виноват он.
  • Прочищаем фильтры и грязевики.
  • Если давление по-прежнему растет, может быть образовалась воздушная пробка – спускаем воздух в системе.
  • Если и это не помогло, проверяем состояние запорных кранов – может случайно или намеренно кто-то его закрыл, перекрыв поток теплоносителя.
  • Еще одна причина – из-за поломки или сбоя автоматики система под постоянной подпиткой.

По этому алгоритму вы сможете самостоятельно определить причину нештатного состояния системы отопления и устранить ее.

Теперь немного о том, как спустить воздух в закрытой системе. Все зависит от типа разводки. Если разводка нижняя – на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского». Через них и спускают воздух в каждой батарее. Для этого с помощью специального ключа или отвертки поворачивают находящийся в центре замок. Если воздух есть, слышно шипение и воде если и идет, то не ровным потоком, а как газированная. Когда воздух выпущен, струйка течет ровно. Так обходят все радиаторы по кругу несколько раз. Так как при нижней разводке верхушки радиаторов – практически самые верхние точки всей системы, то весь воздух скапливается в них.

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

Если в системе сеть обходной контур (например над дверью), верхние точки находятся выше уровня батарей и котла. Тогда в контуре ставят спускной клапан, через который и происходит автоматическое удаление воздуха.

При верхней разводке аналогичные спускные клапана ставят в верхних точках подачи. Они также работают в автоматическом режиме, не допуская закупорки потока. Во многих современных котлах такие же клапана стоят во встроенных группах безопасности. Если такого устройства нет, ставят насосы с деаэраторами. Даже если в котле будет стоять клапан, при проектировании системы, лучше предусмотреть их установку в самых высоких точках: затраты небольшие, а эксплуатация становится легче.

Спускной клапан — автоматически отводит воздух

Для быстрого движения теплоносителя по трубам требуется создание определенного давления. Его величина определяется типом системы – для естественной циркуляции давление должно быть только немного выше атмосферного, и этого будет достаточно, а для принудительной циркуляции требуется как можно большая его величина, но не превышающая 2 Бар.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура). Для нормальной работы нужен уклон

Для создания необходимого перепада давления в схемах с естественной циркуляцией (ЕЦ) необходимо соблюдать уклон – 1 см на 1 метр длины трубопровода. На подающей магистрали уклон идет от котла вниз. На обратке — наоборот, к котлу трубы понижаются с той же разницей высот. При использовании труб недостаточного диаметра такой величины может не хватить, тогда можно уклон увеличить до 5% (5см на метр трубы). Вообще, для нормальной гравитационной системы необходим тщательный подбор диаметров труб и уклона – только тогда она будет нормально работать.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

Схема с ЕЦ требует обязательной установки группы безопасности, в которую входит манометр и подрывной клапан, настроенный на рабочее давление. При возрастании давления клапан сработает, предотвращая разрыв самого «слабого» из элементов. Такая ситуация может случиться при использовании котла без автоматического управления, в частности твердотопливного, который то сильно разогревается, то практически затухает. Выручает эта группа и при сбоях автоматики.

Основным плюсом схем с естественной циркуляцией является их независимость от наличия электроэнергии, но они имеют ограничение: длина контура должна быть не более 30 метров, иначе система будет неработоспособной. Есть еще один нюанс – при естественной циркуляции даже в закрытой системе нужно в верхней точке поставить спускной клапан, при помощи которого можно будет удалять воздух, который попал, например, при добавлении теплоносителя.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

В схеме с принудительной циркуляцией давление создается циркуляционным насосом. В некоторых котлах он встроенный, в некоторых нет. Некоторые контуры большой длины требуют установки двух насосов.Тогда необязательно соблюдение уклонов, самое главное – не сделать участки уклоном в другую сторону, что негативно скажется на работоспособности отопления и может даже потребоваться переделка.

С одной стороны использование циркуляционных насосов – недостаток, так как работоспособность его зависит от наличия электроэнергии, а с другой — большой плюс:

  • позволяет использовать трубы меньшего сечения и радиаторы меньшего объема, а значит, меньше тратить денег на закупку материалов;
  • повысить скорость движения теплоносителя, а значит – снизить ее инерционность и повысить уровень комфорта;
  • меньше теплоносителя, меньше тратится топлива на его обогрев — экономятся деньги.

Уменьшенные объемы труб и радиаторов означают уменьшение объема системы, что снова-таки позволяет снизить инерцию нагрева теплоносителя – он греется быстрее, а отопление получается более эффективным. Меньший объем теплоносителя – меньший объем расширительного бака, и нет необходимости искать место для его установки. Современные котлы имеют встроенные мембранные баки (например, настенные газовые котлы), а эффективность отопления с их использованием очень велика из-за того, что установлен мощный насос (он тоже встроенный).

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Выбирая насос, помните, что существует прямая зависимость между его мощностью и эффективностью отопления. Потому выбирайте малошумный, мощный и надежный.

Стоит отметить, что из открытой системы сделать закрытую легко – нужно только поменять расширительный бак – поставить мембранного типа и система будет уже работоспособна. Для большей ее эффективности нужно будет врезать насос. Причем современные насосы можно ставить и в подачу и в обратку. Раньше ставили на обратку потому что температуры теплоносителя там ниже. Но в современных насосах используются термостойкие материалы, для них не столь критичны температуры отопительных систем. Просто при покупке обратите внимание на диапазон рабочих температур, ну или поставьте его в обратку – только так, чтобы он «давил» в котел. Мощность насоса при этом может быть небольшой, так как в открытых системах используют большие диаметры труб, чем в закрытых, и гидравлическое сопротивление системы невелико.

Нюансов и особенностей в отоплении частного дома много, и разобраться нелегко. Но задавшись целью, все можно сделать своими руками – создать работоспособный хороший проект, правильно подобрать оборудование и самостоятельно все смонтировать. И закрытые системы в этом смысле не исключение.

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.

    Adblock
    detector