Особенности устройства и примеры схем отопления с насосной циркуляцией

Правила выбора и монтажа труб

Выбор между стальными или полипропиленовыми трубами при любой циркуляции происходит по критерию возможности их использования для горячей воды, а также с позиций цены, легкости монтажа и срока эксплуатации.

Стояк подачи монтируют из металлической трубы, так как через него проходит вода самой высокой температуры, а в случае печного отопления или неисправности теплообменника возможен вариант прохождения пара.

При естественной циркуляции необходимо использовать диаметр труб несколько больший, чем в случае применения циркуляционного насоса. Обычно, для обогрева помещений до 200 кв. м, диаметр коллектора разгона и трубы на входе обратки в теплообменник равен 2 дюймам.

Это вызвано меньшей скоростью воды по сравнению с вариантом принудительной циркуляции, что приводит к следующим проблемам:

  • снижение объема переносимого тепла за единицу времени от источника к обогреваемому помещению;
  • появление засоров или воздушных пробок, с которыми не сможет справиться небольшого напор.

Особенное внимание при использовании естественной циркуляции с нижней схемой подвода подачи необходимо уделить проблеме удаления воздуха из системы. Он не может полностью отводиться из теплоносителя через расширительный бак, т.к. закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами

закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами.

При принудительной циркуляции напор воды сгоняет воздух к установленному в наивысшей точке системы воздухосборнику – устройству с автоматическим, ручным или полуавтоматическим управлением. С помощью кранов Маевского в основном производится регулировка теплоотдачи.

В гравитационных отопительных сетях с подачей, расположенной ниже приборов, краны Маевского применяются непосредственно для стравливания воздуха.


На всех радиаторах отопления современного типа присутствуют устройства для выпуска воздуха, поэтому для предотвращения образования пробок в контуре можно делать уклон, сгоняя воздух к радиатору

Воздух также может отводиться с помощью воздухоотводчиков, установленных на каждом стояке или на воздушной линии, проложенной параллельно магистралям системы. Из-за внушительного количества устройств для отвода воздуха гравитационные схемы с нижней разводкой применяются крайне редко.

При слабом напоре небольшая воздушная пробка способна полностью остановить систему обогрева. Так, согласно СНиП 41-01-2003 не допускается прокладывать без уклона трубопроводы систем отопления при скорости движения воды менее 0,25 м/с.

При естественной циркуляции такие скорости недостижимы. Поэтому кроме увеличения диаметра труб необходимо соблюдать постоянные уклоны для вывода воздуха из системы отопления. Уклон проектируют из расчета 2- 3 мм на 1 метр, в квартирных сетях наклон достигает 5 мм на погонный метр горизонтальной линии.

Уклон подачи делают по ходу движения воды, чтобы воздух двигался к баку-расширителю или системе, стравливающей воздух, расположенной в верхней точке контура. Хотя можно сделать и контр-уклон, но в этом случае необходимо дополнительно установить клапан для отвода воздуха.

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.


Самая распространенная комбинация направления уклона подающей и обратной труб для удаления воздушных пробок из водяного контура с естественной циркуляцией

При установке теплого пола небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

  • При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
  • Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
  • При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам. Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

  1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
  2. Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования ).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

  1. Подача и обратка проходят по разным трубам.
  2. Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
  3. Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

  1. Равномерное распределение тепла.
  2. Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
  3. Проще выполнить регулировку системы.
  4. Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
  5. Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Преимущества

Система, оснащенная циркуляционным насосом, лишена этих недостатков. Она отлично подходит для обогрева помещений площадью от 200 до 800 м2. К ее преимуществам относятся:

  • отсутствие требований к конфигурации контура отопления – для циркуляции теплоносителя не требуется создавать в трубопроводе зауженные места, монтировать трубы под наклоном и пользоваться другими техническими приемами;
  • быстрый разгон жидкости – циркуляция нагретой воды в контуре начинается сразу же после включения насоса. В результате комнаты частного дома прогреваются до нужной температуры всего за несколько минут;
  • высокий КПД – благодаря быстрой циркуляции теплоносителя сокращаются тепловые потери. Решается проблема, когда одно из помещений прогревается сильнее остальных. За счет этого топливо расходуется экономичнее;
  • надежность работы – простая конструкция насоса исключает возникновение случайных поломок.

Если планируется оборудовать насосом систему с естественной циркуляцией, ее схема остается практически неизменной.

Требуется лишь вмонтировать сам насос, а также перенести с контура подачи воды на контур, по которому она возвращается к котлу.

Коллекторная система отопления

Рассмотренные выше схемы отопительной системы относятся к тройниковой конфигурации, в отличие от которой коллекторная конструкция характеризуется большей управляемостью. Главное отличие разводки – независимое подключение труб к каждому радиатору. Для нее применима верхняя, боковая, диагональная и нижняя подводка. Последний вариант позволяет реализовать все достоинства металлополимерных труб, скрыть их в конструкции пола или стен.

Другой распространенный вариант коллекторной отопительной системы – поэтажная разводка. Она предполагает монтаж обратной и подающей магистрали в каналах пола, а установку коллекторов в нише стены или специальном шкафу, от которого к каждому радиатору идут трубы. Для регулировки нагрева прибора и одинаковой температуры на выходе и входе необходим циркуляционный насос.

Обвязка

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.

Обеспечение «бесперебойности» в работе

Питание циркуляционного насоса осуществляется от сети переменного электрического тока (

220В). И эта его «черта» ставит под угрозу функционирование системы в случае прекращения энергоснабжения объекта. Где искать выход и какой?

Спасительным вариантом может быть схема с использованием источника бесперебойного питания. Он должен иметь запас емкости аккумуляторов для поддержания работы насоса (и котла газового при необходимости) до 12 часов в случае отсутствия внешнего энергоснабжения и при этом выдавать «переменный» ток без искажения его «синусоиды».

ИБП, относительно их функциональности можно разделить на:

  • устройства, которые ток сети (при его наличии) пропускают через себя «транзитом», не изменяя его параметров. При исчезновении внешнего питания или несоответствия его параметров номинальным значениям устройство переходит автоматически в режим «оффлайн» в включая в работу аккумуляторную батарею;
  • аппараты с линейно-интерактивным «характером поведения» — они позволяют корректировать параметры (преимущественно ступенчато), проходящего через него электрического тока от внешней сети в пределах ±20% от номинала;
  • агрегаты, обеспечивающие постоянное питание оборудования от аккумулятора(ов), который(е) периодически подзаряжается от внешней сети. Такие аппараты способны работать с входным электрическим током с широким разбросом параметров, обеспечивая на выходе стабильное напряжение питания для потребителей. Это оптимальный вариант для отопительного оборудования, снабженного электроникой, чувствительной к некачественному «питанию», но и не дешевый в обслуживании.

Электросхема питания может включать и бензиновые (дизельные) автономные генераторы, но их для «успокоения совести», устранения «скачков» напряжения и гарантии надежной работы электроники все подключения оборудования обязательно следует выполнять через надежный стабилизатор или ИБП.

Как правильно выбрать насосное оборудование?

Эффективность работы насоса зависит от базовых параметров – производительности и напора. Производительность показывает количество жидкости-теплоносителя, которое за единицу времени должен перекачать агрегат. Этот параметр определяется из условий максимальной загружённости. Напор – величина, выражающая энергию потока жидкости, используемой в качестве носителя тепла. Учитывает гидравлическое сопротивление всей системы.

Также следует обратить внимание на максимальную температуру. Так как помпа будет перекачивать нагретую воду, она должна выдерживать показатели до 110°С

Очень важно подобрать подходящую мощность циркуляционного насоса

Маломощное устройство не справится с перекачкой жидкости теплоносителя в нужном объёме

Очень важно подобрать подходящую мощность циркуляционного насоса. Маломощное устройство не справится с перекачкой жидкости теплоносителя в нужном объёме. Параметры помпы выбирают на основании проведенных расчетов

Параметры помпы выбирают на основании проведенных расчетов.

Если же установить более мощный агрегат, в трубопроводе появится неприятный шум. Также в этом случае функциональные элементы котельного оборудования будут изнашиваться намного быстрее, чем заявлено производителем.

Мощности циркуляционного насоса должно хватать, чтобы справиться с гидравлическим сопротивлением в закрытом контуре

Специалисты рекомендуют выбирать циркуляционную помпу ещё на этапе проектирования системы теплоснабжения. Если длина трубопровода не превышает 80 м, достаточно установить один насос. При большей протяжённости целесообразно монтировать сразу несколько перекачивающих устройств.

При покупке следует обратить внимание и на материалы, из которых изготовлены функциональные элементы насоса. Большинство деталей напрямую/косвенно контактируют с нагретой рабочей жидкостью, а потому подлежат быстрому износу. Поэтому целесообразно отдавать предпочтение циркуляционным помпам с керамическими подшипниками и роторным узлом

Поэтому целесообразно отдавать предпочтение циркуляционным помпам с керамическими подшипниками и роторным узлом.

Немаловажную роль играет электроника. Чтобы регулировать температурные показатели внутри помещений в отопительных контурах устанавливают термостатические клапаны. При повышении температуры они перекрываются, в трубах увеличивается давление.

В результате этих процессов появляется неприятный шум. Чтобы от него избавиться, необходимо перевести циркуляционный насос на более низкие обороты, а делать это вручную неудобно.

Быстро и эффективно справиться с этой задачей помогут помпы со встроенной электроникой. Такие агрегаты плавно регулируют перепады давления в трубопроводе в зависимости от изменения количества жидкости.

Главные достоинства современных помп – экономичность и долговечность, компактные габаритные размеры, низкий уровень шума, автоматический режим работы, удобная панель управления

Стоит отметить и дополнительные функциональные возможности насосов, а именно:

  • плавная регулировка;
  • контроль скоростей;
  • автоматический режим работы;
  • встроенный информативный дисплей.

Самые простые модели циркуляционных помп – без возможности регулировать скорость транспортировки жидкости. Современные многофункциональные насосы представляют собой двух/трёхскоростные агрегаты с плавной регулировкой. Они отличаются высокой точностью настроек.

Оборудование, работающее в автоматическом режиме, оснащают панелью управления. Настройки таких устройств обширны и зависят только от модификации приборов.

Это может быть автоматическая регулировка скорости в зависимости от изменений температурных показателей воздуха внутри помещения, электронный таймер выключения/включения, автоматический запуск помпы при минимальной скорости потока.

Наличие цифрового дисплея даёт возможность получать всю необходимую информацию о работе насосного устройства: температуру жидкости-теплоносителя, сопротивление в замкнутом контуре, производительность, ошибки и т.д

2 Разновидности насосов и их особенности

В систему отопления частного дома можно смонтировать различные циркуляционные агрегаты. Их делят на две большие группы. Циркуляционный насос может быть «сухим» либо «мокрым». При монтаже аппаратов первого типа своими руками следует учитывать, что их мотор отделен от рабочей части кольцами-уплотнителями. Делаются они из нержавейки. Во время запуска установки начинается процесс движения этих колец, что приводит к герметизации соединения водяной (очень тонкой) пленкой. Последняя находится между уплотнителями.

Циркуляционная насосная установка

Качественная герметизация в данном случае обеспечивается благодаря тому, что давление во внешней атмосфере и в самой системе отопления характеризуется разными показателями. «Сухой» насос при работе издает достаточно громкие звуки. В связи с этим его установка всегда производится в специально звукоизолированном отдельном помещении частного дома. Показатель полезного действия такого циркуляционного агрегата находится на уровне 80 %.

Существует три типа «сухих» аппаратов для подключения к системе отопления: горизонтальные, вертикальные, блочные. Электрический мотор в агрегатах первого типа размещается по горизонтали. Нагнетательный патрубок крепится в них на корпусе аппарата, а всасывающий – на валу (на лицевой его стороне). В вертикальных установках патрубки находятся на одной оси. А двигатель в этом случае располагается вертикально. В блочных циркуляционных агрегатах нагретая вода выходит радиально, а поступает в систему по осевому направлению.

Уход за «сухим» агрегатом объективно сложный. Его элементы требуется регулярно смазывать специальным составом. Если этого не делать, торцевые уплотнители быстро выйдут из строя, что приведет к остановке насоса. Кроме того, в частном доме «сухие» аппараты следует размещать в комнатах, где нет пыли. Ее завихрения при работе оборудования нередко становятся причиной разгерметизации насоса.

В «мокрых» агрегатах функцию смазки выполняет сам теплоноситель. Крыльчатка и ротор таких установок погружены в воду. «Мокрые» аппараты намного менее шумные, их проще смонтировать своими руками. Да и их техническое обслуживание более простое по сравнению с «сухими» насосами.

Корпус «мокрой» установки, как правило, делают из латуни либо бронзы. Между статором и ротором обязательно имеется особый разделитель из нержавейки. Его называют стаканом. Он необходим для придания требуемой герметичности двигателю (точнее его элементам, находящимся под электрическим напряжением). Именно «мокрые» агрегаты чаще всего монтируют в частном доме в систему отопления.

Они неплохо справляются с задачей по обогреву относительно небольших площадей. Для крупных объектов такие аппараты не годятся, так как их производительность обычно не превышает 50 %. Малый КПД «мокрых» установок обусловлен невозможностью качественной герметизации стакана, размещенного между статором и ротором.

Что такое открытая система отопления

Открытой магистраль называется по типу расширительного бака – это емкость без крышки, которая монтируется в самой верхней точке конструкции. Классическая схема открытой системы отопления отличается от герметичной параметрами давления в магистрали. Давление всегда равно тому, которое поддерживается атмосферой.

Поэтому для обустройства конструкции нужно намного меньше комплектующих, расчеты проще. Движение теплоносителя может быть гравитационным самотечным и принудительным. Первое обеспечивается физическими свойствами расширения воды при нагревании, второе – насосным оборудованием.

Принцип работы, преимущества и недостатки

Чтобы компенсировать повышение объема при расширении нагретой воды, в верхней точке конструкции устанавливается бак с достаточным свободным объемом для компенсации увеличения количества жидкости. Поскольку бак открытый, то он выполняет функции воздухоотводика – скопления газов в трубах выходят естественным путем. Необходимо поддерживать определенный слой носителя в баке, чтобы воздух не попал в магистраль отопления, в этом случае образуются воздушные пробки.

Принцип работы простой – вода нагревается, поступает по трубам в контур отопления, прогревает радиаторы и возвращается обратно в котел для последующего подогрева. При снижении температуры носителя, давление бака обеспечивает проталкивание воды по системе, благодаря чему и поддерживается циркуляция.

К достоинствам схемы относят:

  1. Надежность. Если все расчеты проведены правильно, бак установлен с оптимальным объемом, то ничего сломаться тут попросту не может. Конструкция предельно проста и главное, нужно следить за объемом теплоносителя, то есть доливать воду в бак.
  2. При выборе самотечной схемы не будет шума от насоса. Но нужно обеспечить требуемый уклон трубопровода.
  3. Быстрый пуск, остановка магистрали.
  4. Самотечные схемы считаются автономными и не зависят от электроснабжения.

Самое важное при формировании – подобрать элементы конструкции для обеспечения и поддержания оптимальной мощности подачи теплоносителя. Конструкция проста по размещению, формированию и сделать ее сможет домашний мастер без особого опыта. К недостаткам относятся:

К недостаткам относятся:

  • открытый бак повышает риск попадания кислорода в теплоноситель, что может привести к коррозии трубопроводов;
  • риск промерзания теплоносителя;
  • длительный период нагрева системы после включения в работу;
  • необходимость контроля уровня носителя в баке;
  • невозможность использования антифриза – испарения вещества предстают ядовитыми.

Также нужно знать, что система отопления открытого типа требует правильного размещения приборов – котел отопления в самой нижней точке схемы, расширительный бак – в самой высокой.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий