Как устроены системы отопления с насосной циркуляцией: схемы организации

Принцип действия

В водяной отопительной системе жидкость является средством транспортировки тепловой энергии к передающим тепло воздуху приборам. Этими приборами могут быть радиаторы либо сам трубопроводный контур внутри пола или вдоль стен (в последнем случае используют трубы большого сечения: 8-10 см).

Благодаря этому, тепла котла (является единственным источником тепла) хватает даже для теплоснабжения нескольких находящихся на удалении от теплогенератора помещений. Кроме того, за счет изменения количества радиаторов, можно равномерно прогревать комнаты разной площади. В этом и заключается преимущество водяного отопления перед установкой обычной печи, способной обогревать только прилегающие к ней помещения.

Открытая система теплоснабжения характеризуется в первую очередь расширительным баком открытого типа. Он представляет собой емкость без крышки для образовавшихся в результате теплового расширения воды излишков теплоносителя. Резервуар позволяет автоматически стабилизировать давление в системе. А для того, чтобы жидкость не выливалась по принципу сообщающихся сосудов, расширительный бак крепят в самой верхней точке контура. Резервуар одновременно выполняет функцию воздушного клапана: через него в атмосферу выходит воздух из системы (при ее наполнении и работе).

Подробная схема функционирования открытой отопительной системы

Отопление дома обеспечивается по следующему принципу:

  • подача — теплоноситель нагревается в котле и перемещается к радиаторам;
  • обратка — остывшая в расширительном баке и радиаторах жидкость стремится «уйти» в нижнюю точку и за счет наклона труб попадает в котел.

Установка циркуляционного насоса делает процесс более интенсивным, но принцип работы от этого не меняется.

Нюансы расчета монтажа схемы системы отопления с принудительной циркуляцией

От грамотной установки отопительного контура зависит, насколько долго и безаварийно будет работать отопление в доме. Поскольку жидкость в системе закрытого типа не контактирует с окружающей средой, она не может испариться. Нагреваясь, теплоноситель расширяется, повышая тем самым давление внутри системы. Поскольку замкнутая система отопления с принудительной циркуляцией не подразумевает возможности выхода воды за пределы контура, нужен расширительный бачок, который примет излишний объем на себя.

Бачок присоединяют к трубопроводу обратки, так же, как и циркуляционный насос, т.к. именно на этом участке нагрев теплоносителя минимальный. Поскольку горячая жидкость сокращает срок службы насоса, лучше устанавливать его в месте, где температура воды минимальна.

За счет того, что трубы в системе с насосом имеют меньший диаметр сечения, объем теплоносителя, циркулирующего по ним, меньше объема жидкости, необходимой для отопления аналогичного дома без участия насоса. Этот фактор положительно влияет на условия эксплуатации расширительного бака, в системе с насосом бак дольше не выходит из строя. Система отопления с принудительной циркуляцией  не доставляет столько неудобств как естественная циркуляция.

Также, современные модели нагревательных котлов часто имеют механизмы регуляции температуры воды в зависимости от времени суток, которые работают автоматически. Этот нюанс позволяет сделать работу контура более экономичной.

Современный котел отопления имеет большие возможности и различные регулировки, это облегчает его эксплуатацию

В целях увеличения поверхности нагрева в контур может быть установлена ребристая труба для отопления. Всем известные батареи отопления из чугуна являются разновидностью ребристых труб. Такие конструкции за счет увеличения поверхности нагревателя обеспечивают более равномерный и качественный прогрев помещения. Ребристые трубы лучше устанавливать в нежилых помещениях, т.к. из-за сложной формы они легко накапливают пыль.

В отличие от самотечного контура, где нет циркуляции в системе отопления, конструкция с насосом требует тщательного подхода. Одна из первостепенных задач, которую нужно разрешить при проектировании, будет ли это однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией или двухтрубная. Первый вариант экономичнее и проще в установке, но двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией более производительна.

Схема отопления трехэтажного дома с самотечной циркуляцией легко переоборудуется в контур с принудительной циркуляцией воды. Для этого присоединяют к ней водяной насос и расширительный бачок. Таким образом, модернизируют схему отопления и поддерживают комфортную температуру в жилище независимо от погоды за окном.
Выбор циркуляционного насоса

Когда покупают циркуляционный насос, учитывают его надежность, количество потребляемой электроэнергии и понятный принцип работы. Принудительное отопление зависит от мощности агрегата и напора, который он способен создавать. При оценке этих характеристик отталкиваются от размеров помещения, для обогрева которого приобретается насос. Так, для частного дома площадью в 250 кв.м. потребуется насос с напором в 0,4 атмосферы и мощностью 3,5 куб. м/час. Если дом просторный и его квадратура превышает 500 кв. м, то требуемая мощность насоса – 11 куб. м/час, а напор – 0,8 атмосфер. При покупке насоса для конкретного помещения целесообразно провести индивидуальный расчет, который учтет индивидуальные особенности: протяженность контура, количество батарей отопления, диаметр трубопровода, материал труб, вид топлива.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Отопление с принудительной циркуляцией снижает теплоотдачу, когда внутри трубопровода образуются воздушные пробки. Движение теплоносителя по контуру затрудняется. Воздушные заторы возникают вблизи радиаторов, на вертикальных участках контура. Чтобы избежать этой проблемы, на каждый радиатор устанавливают кран Маевского, автоматические воздухоотводчики. Это эффективный способ исключить нарушения в работе системы, связанные с попаданием воздуха в трубы. Cистема отопления с принудительной циркуляцией  всегда на высоте.

Расчет рабочего давления в контуре

Хорошее и не очень о насосах для систем отопления.

Watch this video on YouTube

Производя выбор циркуляционного насоса для системы отопления расчет необходимо произвести и по такому показателю как давление внутри трубопровода. Для этого можно воспользоваться соотношением:

P = (R x L + Z) / p x q, где:

  1. P – величина давления;
  2. R – сопротивление потоку для прямых участков трубопровода;
  3. L – общая  длина
  4. Z – величина сопротивления потоку, обусловленная применяемыми в системе фитингами, кранами и прочей арматурой;
  5. р – величина плотности теплоносителя при рабочей температуре;
  6. q – значение ускорения свободного падения.

При недостатке данных для расчета по приведенной формуле, можно воспользоваться упрощенным соотношением:

P = R x L x ZF, где

R – величина сопротивления потоку в прямом участке трубы, составляющая приблизительно 100 – 150 паскалей на 1 метр, выраженное в удобной для расчета форме оно составит 0,01 – 0,015 метра на метровый участок трубы;

L – общая протяженность трубопровода, на двухтрубной схеме отопления учитываются как прямой, так и обратный контур;

ZF – коэффициент увеличения, зависящий от следующих показателей:

  • для системы с шаровыми кранами, для которых несвойственно уменьшение просвета трубопровода, и с правильно подобранными фитингами он принимается равным 1,3;
  • при использовании дроссельных или терморегулирующих устройств его значение составит 1,7.

Насос отопления. Устанавливаем правильно

Watch this video on YouTube

Производя выбор циркулярного насоса для системы отопления, расчет его характеристик представляется как необходимая процедура.

Практика применения циркуляционных насосов дает возможность их подбора без вычислений необходимых параметров. Рекомендуемые параметры приведены в таблице.

Таблица для эмпирического подбора насоса

Таблица 1.

Отапливаемая площадь (м2)Производительность (м3/час)Марки
80 – 240От 0,5 до 2,525 – 40
100 – 265Та же32 – 40
140 – 270От 0,5 до 2,725 – 60
165 – 310Та же32 – 60

Примечание: в третьей колонке первая цифра – диаметр патрубков, вторая – высота подъема.

Как выбрать циркуляционный насос

Watch this video on YouTube

Воспользовавшись приведенными данными, можно без особых хлопот подобрать нужное устройство для устойчивой и длительной работы.

Основные производители

Циркулярные насосы для систем отопления выпускаются множеством европейских производителей с достаточно высоким качеством и в широком ассортименте.

Компания Wilo. Производимые в Германии насосы этого концерна занимают довольно большое место на профильном рынке. Отличаются высоким качеством и устойчивой работой. Практически все модели этого производителя оборудованы автоматическим и ручным управлением. Настраиваются не только обороты ротора, но и деблокирующие функции, включая величину давления в системе.

Компания DAB. Этот итальянский производитель успешно конкурирует с другими поставщиками на российский рынок, более 40 лет представляя  центробежные насосы. Особенностью продукции DAB являются применяемые на панели управления дисплеи, очень удобные для взаимодействия с установкой и контролем процесса работы.

Производитель Grundfos. Датская компания под этим названием существует уже более 70 лет, поставляя на рынок насосное оборудования различного назначения. Следует отметить, что этот производитель является явным и давно признанным профильного рынка. Впечатляет плодотворность и творческий подход компании, выпускающей на рынок до сотни новых моделей своей продукции ежегодно.

Оборудование этого производителя для систем отопления выходит под маркировкой UPS и линейка продукции предназначается как для бытового применения, так и для промышленного. Главной особенностью циркулярных насосов для отопления является их пригодность к работе в очень широком диапазоне температур: от -25о до +110оС.

Линейка продукции UPS может работать с применением 3-х режимов производительности.

Компания Джилекс. Отечественный производитель циркулярных насосов, успешно конкурирующий на рынке с европейскими компаниями.

Агрегаты отличаются неприхотливостью в работе, могут обеспечить активную циркуляцию в отопительных сетях теплоносителей различной плотности, что определяет широкий выбор жидкостей, вплоть до трансформаторного масла. Работают в 3-х режимах мощности, регулировка бесступенчатая. Выгодно отличается от конкурентов уровнем цен.

Заключение

Выбор циркулярного насоса для системы отопления и его расчет позволят потребителю сделать оптимальную покупку для реальных условий конкретного помещения.

Предложенные здесь варианты предварительной оценки необходимого оборудования позволяют уверенно сделать такой выбор. Успехов вам!

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

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

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса

Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю

В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

  • для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
  • многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

  • с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
  • на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
  • в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла

  • сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
  • длина трубопровода и плотность теплоносителя;
  • количество, площадь и вид окон и дверей;
  • материал, из которого сделаны стены, их утепление;
  • толщина стен и утепления;
  • наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
  • тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Принцип работы основного оборудования

Работоспособность закрытой система теплоснабжения зависит от исправности и правильного подбора всех ее элементов. Жидкость, залитая в сеть трубопроводов, нагревается от котла до заданной температуры, под действием избыточного давления она поступает в систему трубопроводов и радиаторов, отдает тепловую энергию помещению, возвращается по сети обратки в сторону котла для повторного обогрева.


Общая схема отопления закрытого типа

Котел

Мощность отопительной системы при достаточном утеплении здания рассчитывается по формуле: на 10 м2 отапливаемой площади расходуется 1 кВт энергии. Надо приобретать котел с запасом 30–50%, работа оборудования на пределе возможностей приводит к быстрому его износу. Избыток мощности выручит и при аномально низких зимних температурах.


Устройство котла Вайлант

Трубы

Нагретый котлом теплоноситель движется к радиаторам по трубам. В зависимости от общей протяженности трассы, количества теплоносителя в системе и мощности циркуляционного насоса несложно рассчитать сечение трубы. Монтаж закрытой системы отопления осуществляется при помощи металлических, полимерных или металлопластиковых труб.

Радиаторы и теплый пол

Нагретый котлом теплоноситель по трубам доставляется к потребителям: радиаторам, полотенцесушителю, трубопроводам водяного теплого пола. Энергия теплоносителя нагревает воздух, помещение прогревается, а температура теплоносителя снижается. Остывшая жидкость по трубе снова поступает в котел.

Циркуляционный насос

Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе, рекомендуется устанавливать его перед котлом.


Схема установки циркуляционного насоса

Мастера предпочитают устанавливать насос на обратной магистральной трубе, где температура ниже. Мощность насоса должна быть достаточной, чтобы протолкнуть по трубам теплоноситель.

Циркуляционный насос следует выбирать с учетом протяженности трубопровода, этажности здания, сечения труб, количества и физических свойств жидкости, выступающей в роли теплоносителя.

С обеих сторон насоса нужно установить шаровые краны для возможности замены насоса без слива жидкости

Необходимо обратить внимание и на уровень шума, издаваемый агрегатом при работе

Расширительный бачок


Устройство расширительного бачка для отопления

Представляет собой герметичную емкость с двумя отсеками, разделенными мембраной. При покупке специалисты советуют модель в красном корпусе, они предназначены для отопительных систем.

Модели в синем корпусе предназначены для холодного водоснабжения, они быстро выйдут из строя от воздействия высокотемпературной жидкости. Емкость бака должна составлять 10% от объема теплоносителя в системе.

При нагреве теплоносителя, его излишки поступают в гидравлическую камеру бака, во второй его части находится воздух или инертный газ. Существуют модели с грушевидной или тарельчатой мембраной, принцип их работы одинаковый.

Если владелец желает сэкономить во время монтажа, мастера рекомендуют купить бачок с незаменяемой мембраной, они дешевле моделей, где мембрана доступна замене. При разрыве мембраны в неразборном баке, его придется заменить полностью.

6 Способы подачи теплоносителя

В зависимости от места расположения трубопровода существует два варианта подводки — верхняя и нижняя. В открытых отопительных системах с первым типом разводки не нужно устанавливать дополнительных узлов для отвода воздуха. Его остатки автоматически сбрасываются посредством поверхности расширительного резервуара.

Также при таком варианте монтажа горячий теплоноситель движется по главному стояку, а затем проникает в радиаторы по разводящим трубам. Система идеально подходит для помещений с одним или двумя этажами, а также для небольших частных домов.

Второй вариант, подразумевающий использование нижней разводки, считается более практичным и эффективным. В таком случае подающая труба находится внизу (возле обратки), а циркуляция теплоносителя осуществляется в направлении снизу вверх. После прохождения через радиаторы теплоноситель возвращается в котел по обратной магистрали. На всех батареях имеется специальный кран Маевского, позволяющий удалять воздух из труб.

Нижняя или верхняя разводка?

Устройство с нижней разводкой монтируется так, что подводящий и отводящий трубопровод устанавливается ниже радиаторов. В системе предусматривается небольшой уклон для борьбы с воздушными пробками. С этой же целью конструкция оснащается кранами Маевского. Определенное преимущество, которое дает нижняя разводка, это введение отопления в эксплуатацию поэтапно, по мере возведения этажей. Что может быть очень актуально при индивидуальном строительстве.

Конструкции с нижней разводкой предполагают размещение котла и магистралей ниже уровня радиаторов, что позволяет постепенный ввод в эксплуатацию отопительной системы

Верхняя разводка предполагает размещение подводящего трубопровода выше приборов отопления. Чаще всего он монтируется на чердаке или же в межпотолочном пространстве. Теплоноситель поднимается вверх и оттуда распределяется по помещениям. При этом обратный трубопровод всегда устанавливают ниже радиатора. В наивысшей точке конструкции монтируется расширительный бак, который выполняет свои функции и отвечает за исключение возможности появления воздушных пробок. Система неприемлема для зданий с плоскими крышами.

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий