Искусственный тип циркуляции

Система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя. Выбор и монтаж циркуляционного насоса в отопление. Как определить необходимую мощность для насоса отопления.

Рассмотрим, как установить систему отопления с принудительной циркуляцией и с включением в цепь циркуляционного насоса самостоятельно. В настоящее время она становятся наиболее востребованными в современных зданиях.

Основной принцип действия, на котором работает система отопления с принудительной циркуляцией, состоит в том, что при создании разницы давления водяным насосом возникает искусственный поток движения теплоносителя обогрева.

Преимущества

Преимущество принудительной циркуляции теплоносителя гораздо больше, чем недостатков:

• Обогрев помещения, в котором установлена эта система, происходит значительно быстрее. Воздух прогревается до нужной температуры быстрее.
• Равномерно разогреваются в сети и сами отопительные приборы. Расстояние до котла определяет степень нагрева радиаторов отопления при естественной циркуляции.
• Можно регулировать уровень нагревания по каким-то участкам отдельно или прерывать часть цепи. Предоставляется возможность менять схему всей отопительной разводки здания и монтажа ее компоновки.
• В системе отопления с принудительной циркуляцией создается препятствие завоздушивания отопления.
• Использование прибора дает возможность всю магистраль сделать закрытой, если мембранный расширительный бак будет включен в цепь. Именно это и уменьшает в трубах, и радиаторах испарение воды.

Создание закрытой цепи

• Стал более простым монтаж отопительного оборудования. Не приходится вести скрупулезные расчеты параметров нормальной циркуляции: диаметр, высота, длина, уклон труб.
• Существенная экономия тепла. Значит, можно хорошо сэкономить на топливе.
• Если использовать трубопровод меньшего диаметра, можно получить экономию при установке системы.
• Разница температурных показателей из котла на входе и выходе в закрытых разводках заметно меньше. Благодаря этому оборудование котельной будет работать значительно дольше.

Недостатки

• Принудительная циркуляция отопления полностью зависит от работы электроснабжения. Если есть возможность поставить автономный источник электропитания, который работает бесперебойно, этот недостаток может быть устранен.
• Увеличение стоимости монтажа связано с тем, что любая выбранная модель тоже стоит денег.
• Регулярные расходы на электроэнергию — также можно отнести к недостаткам оборудования.

Выбор

Как правильно выбрать циркуляционный насос для системы отопления с принудительной циркуляцией?

Для начала надо ответить на ряд вопросов, имеющих существенное значение:

• Какой теплоноситель будет использован: вода или антифриз? Какая будет его температура?
• Из какого материала сделан трубопровод?
• Каковы параметры насоса: длина, диаметр и тому подобное?
• Какие будут использоваться отопительные приборы (батареи, радиаторы)? Какими техническими параметрами (материал, конструкция, площадь теплоотдачи) они соответствуют?
• Какая будет устанавливаться запорная арматура?
• Какие будут использоваться регулирующие элементы?
• Какого характера будет использоваться система автоматического регулирования?
• Непременно внимательно смотрите на показатели энергопотребления.
• Второй важный момент – прочность конструкции.
• Естественно, оборудование должно эксплуатироваться долгое время без технического обслуживания.
• Срок службы насоса обязан быть как можно более длительным.

Выбирая циркуляционный насос для принудительной циркуляции системы отопления необходимо учитывать следующий факт: производительность изделия должна полностью обеспечивать за один час работы на полной мощности троекратный оборот теплоносителя. Это определяющее условие хорошей циркуляции.

Монтаж

Какие основные факторы должны быть в центре внимания при монтаже циркулярного насоса:

1. Монтаж циркуляционного насоса осуществляется на обратном магистральном трубопроводе. Эта схема позволяет продлить период службы всем приборам.
2. Фильтр, расположенный до врезки механизма, защитит в дальнейшем крыльчатку от проникновения в него множества различных инородных предметов.
3. Обезвоздушивание прибора в период включения — обязательный элемент в его работе. Специальный винт, представленный в конструкции устройства, позволит это сделать.
4. В инструкции, прилагаемой к прибору, имеется вариант расчета потребляемой мощности в зависимости от его производительности.
5. Изделие имеет маркировку, указывающую на диаметр (в мм) трубы, к которой можно подключиться, а также давление (дм водного столба), создаваемое этим насосом. Так, прибор, который создает давление 10 дм и может быть включен в цепь с трубопроводом диаметром 25 мм, промаркирован GPD 25-100.

Определение мощности

Как провести определение мощности циркуляционного насоса для частного дома, площадь которого составляет 300 кв.м?

• Устройство, производительность которого 4 куб.м в час и напор не более 0,5 атм, будет хорошим выбором.
• Если общая площадь дома равняется 500 кв.м, то необходим прибор с такими показателями: 6 куб.м в час и до 0,7 атм.
• При площади в 700 кв.м – производительность 10 куб.м в час и напор до 0,8 атм.

Заметно увеличивает срок эксплуатации, если в механизме присутствует функция, позволяющая самостоятельно регулировать частоту вращения двигателя. К тому же, наличие этой функции в агрегате уменьшает потребление энергии и увеличивает долговечность.

Непременно учитывайте при расчете мощности для циркуляционного насоса и то обстоятельство, что если в принудительной разводке с включенным устройством присутствует воздух («завоздушивание» отопительной системы), то обогревательная конструкция не будет работать. Поэтому необходимо предусмотреть наличие автоматических воздушных спускников, которые включаются в магистраль.

Подведение итогов

Как в гравитационной, так и в системе отопления с принудительной циркуляцией, используются одни и те же принципы монтажа. Благодаря тому, что прибор включен в цепь, потребность строго соблюдать все уклоны в замкнутой системе отсутствует.

Продление срока службы отопительной разводки достигается с помощью включения устройства в обратную магистраль.

Использование системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя позволяет применять такие системы отопления в течение длительного промежутка времени.

Система отопления с принудительной циркуляцией: преимущества, недостатки, виды. Принципы расчета и компенсации системы

Несмотря на повышенную надежность систем с естественной циркуляцией, в регионах с более-менее стабильным электропитанием они стремительно сдают позиции отоплению с принудительной циркуляцией. Все дело в том, что установка насоса одним махом решает важные проблемы:

• Нет необходимости использовать трубы большого сечения: насос успешно «продавит» теплоноситель.
• В небольших по диаметру трубах содержится небольшое количество теплоносителя. Чем меньше его, тем быстрее его можно нагреть, что снижает инерционность системы. Это значит, что поддерживать температуру можно более точно и тратить при этом меньше энергии, а значит, и отопление будет дешевле.
• Изменяя мощность работы насоса можно изменять количество отдаваемого тепла, что позволяет автоматизировать отопление. Современные водогрейные котлы, которые ставят в системы с принудительной циркуляцией, имеют встроенные насосы. Их работой управляет ими автоматика и вмешательство человека минимальное (например, настенные газовые котлы).
• Можно смонтировать систему с нижней раздачей, и не нужны уклоны. Главное, чтобы трубопровод был без участков с обратным уклоном (нижняя подача проще монтируется и ее проще спрятать в стены/пол – подводки к радиаторам значительно меньше).

Система автономного отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией (насос встроенный в котле)

Длина системы может быть значительной.

Может параллельно использоваться водяной теплый пол.

Устанавливать расширительный бачок можно в любом месте системы.

Достаточно длинный список преимуществ. Недостатков существенных всего два:

• нет электричества – нет отопления;
• во время работы насос потребляет электроэнергию и его слышно.

Если говорить о зависимости системы от наличия электроэнергии, то снизить ее можно. Нужно установить источник бесперебойного питания с несколькими параллельно подключенными к нему аккумуляторами. Такая схема дает несколько часов работы системы (зависит от энергопотребления котла и насоса, а также от параметров ИБП и аккумуляторов). Большее время обеспечит дизель.

Что касается шума, который издает насос при работе. В большинстве колов ставят практически бесшумные агрегаты. Например, в газовых котлах горелка издает намного больше шума, чем насос. А электроэнергии он потребляет меньше настольной лампочки: 60-120Вт/час – в зависимости от мощности агрегата.

Типы систем с принудительной циркуляцией

Система может быть любая: однотрубная или двухтрубная, с горизонтальной или вертикальной разводкой, верхней или нижней подачей. Особенность систем с принудительной циркуляцией — насос устанавливается на входе/выходе котла до первого разветвления. Раньше ставили его обязательно на обратке – там температура теплоносителя ниже. А так как уплотнители были резиновыми, то при щадящих температурах служили они дольше. Сегодня такой необходимости нет – материалы уплотнительных колец переносят без последствий температуры до 110 о С.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

В принципе любую систему с естественной циркуляцией можно превратить в систему с принудительной: врезаете насос (соблюдая направление движения теплоносителя) и получаете работоспособное отопление.

Однотрубная система с принудительной циркуляцией

Чаще всего в системах с насосом используется нижняя разводка. Исключение – системы, спроектированные как самотечные на случай отсутствия электричества. В подавляющем большинстве они имеют верхнюю разводку, так как только при достаточном перепаде высот гравитационной циркуляции будет достаточно для отопления.

Однотрубная система с насосом. Верхняя подача

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:

• 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:

Q/c*Dt,

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:

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.

Как планировать систему с принудительной циркуляцией

Для начала нужно определиться с мощностью котла. Сделать это можно снова-таки по усредненным номам: на 10м 2 площади берут 1Квт мощности котла. Если потолки выше 2,5м, требуется ввести увеличивающий коэффициент 1,2. Увеличить мощность нужно и при расположении в северных регионах. Эти нормы – для средней полосы России. Если дом расположен севернее – добавьте еще 30-50%. Также требуется запас в том случае, если дом плохо утеплен, ведь необходимо восполнять потери тепла, которые уходят через стены/пол/потолок. Так что и в этом случае нужно брать более мощное оборудование.

Определиться нужно также с типом подготовки воды для бытовых нужд. Если греть ее будет котел, на это также следует увеличить мощность котла – добавить 30-50% к рассчитанной мощности котла. Подробно о том, как определить мощность котла для отопления читайте тут.

При расчете системы отопления дома нужно определиться с мощность. котла

Затем приступаем к расчету количества радиаторов: как минимум по одному под каждое окно, плюс один радиатор в ванную/туалет. В северных регионах для сохранения тепла неплохо себя показали радиаторы, установленные в коридоре/тамбуре, которые срабатывают как тепловые завесы.

При расчете количества радиаторов исходят из правила: под каждое окно — один радиатор

После того как определились с количеством радиаторов, нужно рассчитать количество секций в каждом. В общем случае считают исходя из площади помещения: есть нормы. Зная площадь помещения, делите его на норму и получаете количество секций. Но это – снова-таки усредненный подход. Тут нужно учитывать также тип разводки и место расположения радиатора в отопительном контуре. Например, однотрубная разводка. Она характеризуется тем, что радиаторы, расположенные ближе к котлу, получают более горячий теплоноситель и нагреваются до более высоких температур. Чем дальше расположен радиатор, тем более холодный теплоноситель его омывает. Потому для компенсации и выравнивания положения в дальних радиаторах увеличивают количество секций или устанавливают их большей площади (высоты и мощности).

Аналогично поступают при двухтрубной разводке, хотя там разница не столь явная: на вход каждого радиатора подается теплоноситель с одинаковой температурой, просто у тех, которые расположены ближе к котлу интенсивность потока через радиатор выше, чем у дальних. Чтобы выровнять потоки на каждом радиаторе ставят термостатические клапана.

Для регулировки теплоотдачи радиатора и компенсации системы устанавливают термостатические клапана

Но в двухтрубной схеме отопления есть вариант с петлей «Тихельмана». Такая схема отопления является изначально скомпенсированной (если радиаторы установлены одинаковые). Но она требует большего количества труб даже по сравнению с обычной двухтрубкой.

Схема системы с принудительной циркуляцией. Дом двухэтажный. Система двухтрубная с нижней подачей, тупиковая схема движения теплоносителя

С количеством, составом радиаторов, типом разводки определились. Нужно определиться с типом и диаметрами труб и типом системы. Какие бывают трубы для отопления и особенности их использования описаны тут.

Система с принудительной циркуляцией может быть открытого или закрытого типа. Разница в типе используемого расширительного бачка. Если он открытый, то и система – открытая. Если мембранного типа – система закрытая. Объем бачка считается исходя из объема системы: на 10 литров теплоносителя берут 1 литр объема бачка. При планировании отопления с принудительной циркуляцией своими руками, старайтесь разместить расширительный бачок рядом с циркуляционным насосом. Не менее важно во время монтажа системы не допустить попадания воздуха в корпус насоса, а также удалить все воздушные пробки из системы до ее пуска. Для того в высшей точке системы ставят автоматический спускной клапан, а на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского».

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

При самостоятельном монтаже системы, после того, как собраны радиаторы и подключены трубы, все систему нужно промыть. И только потом подключать насос и котел. В системах с твердотопливными котлами необходима группа безопасности, в которую входит манометр, клапан вывода воздуха и подрывной клапан, который выставлен на рабочее давление в системе и при его превышении срабатывает автоматически.

На входе в котел линии для подпитки необходимо установить фильтр для защиты контура и оборудования от попадания абразивных или загрязняющих частиц.

Подбор насоса и расширительного бачка неактуален, если планируется поставить настенный газовый котел. Большая часть моделей имеет встроенный расширительный бак и насос. Тогда все что остается – ориентироваться по объему системы, с которым может работать данная модификация. Исходя из этого, подбирать диаметры труб и площадь/мощность батарей.