Как са устроени системи за отопление с помпена циркулация: схеми на организация

Осигуряването на естествено движение на топлоносителя по отоплителния кръг дори на опитни майстори не винаги се удава. Случва се така, че водата се движи по системата, но достатъчно количество топлина не постъпва в къщата.

Все по-често собствениците на частни къщи предпочитат да инсталират отоплителни системи с помпена циркулация, които са доста разнообразни и удобни. В тази статия разгледахме основните схеми за организация на отоплението с принуждение, допълвайки материала с нагледни илюстрации и снимки.

Също така подбрахме полезни видеоклипове с препоръки на специалисти по монтажа на помпено оборудване за отоплителната система. Това ще позволи да се разберем подробно по въпроса за инсталирането на помпата.

Принцип на работа на системата с принуждение

Циркулационната помпа – това е малко електрическо устройство, което е устроено изключително просто. Вътре в корпуса се намира работно колело, то се върти и придава на топлоносителя, циркулиращ по системата, необходимото ускорение. Електромоторът, осигуряващ въртенето, консумира съвсем малко електроенергия, само 60-100 W.

Наличието на такова устройство в системата значително опростява нейното проектиране и монтаж. Принудителната циркулация на топлоносителя позволява използването на отоплителни тръби с малък диаметър, разширява възможностите при избора на котел за отопление и радиатори.

Много често система, първоначално създадена с разчет за естествена циркулация, работи незадоволително поради ниска скорост на движение на топлоносителя по тръбите, т.е. ниско циркулационно налягане. В този случай инсталирането на помпа ще помогне за решаване на проблема.

Въпреки това не трябва да се прекалява със скоростта на водата в тръбите, тъй като тя не трябва да бъде прекалено висока. В противен случай с времето конструкцията може просто да не издържи на допълнителното налягане, за което не е проектирана.

Ако в системите с естествена циркулация на топлоносителя може да се използва отворен разширителен резервоар, то в принудителните схеми трябва да се даде предпочитание на затворен херметичен съд.

За жилищни помещения се препоръчват следните пределни норми за скорост на движение на топлоносителя:

• при условен проход на тръбата с размер 10 мм – до 1,5 м/с;
• при условен проход на тръбата с размер 15 мм – до 1,2 м/с;
• при условен проход на тръбата с размер 20 мм или повече – до 1,0 м/с;
• за помощни помещения на жилищни сгради – до 1,5 м/с;
• за сгради с помощно предназначение – до 2,0 м/с.

В системите с естествена циркулация разширителният резервоар обикновено се поставя на захранването. Но ако конструкцията бъде допълнена с циркулационна помпа, обикновено се препоръчва да се премести акумулаторът на връщането.

Устройството на циркулационната помпа е много просто, задачата на този уред – да придаде на топлоносителя ускорение, достатъчно за преодоляване на хидростатичното съпротивление на системата.

Освен това, вместо отворен резервоар трябва да се постави затворен. Само в малък апартамент, където отоплителната система има малка дължина и просто устройство, може да се мине без такава смяна и да се използва старият разширителен резервоар.

Изчисления за принудителни отоплителни системи

Правилно организирана система с принудителна циркулация изисква сложни инженерни изчисления. Някои формули обаче позволяват да се оцени състоянието на системата и да се състави по-точна представа за необходимите преработки, особено когато става въпрос за малка къща или апартамент. Мощността на отоплителното оборудване обикновено се избира въз основа на размерите на помещенията, които се предвижда да се отопляват.

Обикновено производителите препоръчват: разходът на топлоносител, измерен в литри в минута, да съответства на количеството киловати мощност на котела. Това означава, че за котел с мощност 40 W най-подходящият разход на топлоносител ще бъде 40 l/min.

По подобен начин се изчислява разходът на вода за отделна стая или група помещения. В този случай се ориентират по общата мощност на инсталираните в участъка радиатори.

Скоростта на движение на топлоносителя по контура на отоплителната система до голяма степен зависи от това доколко правилно е избран диаметърът на тръбите.

Диаметърът на отоплителните тръби се определя в съответствие с установения разход на топлоносител:

• при разход от 5,7 l/min са необходими тръби с половин инч;
• при разход от 15 l/min са необходими тръби с три четвърти инч;
• при разход от 30 l/min са необходими тръби с един инч;
• при разход от 53 l/min са необходими тръби с един и четвърт инч;
• при разход от 83 l/min са необходими тръби с един и половина инч;
• при разход от 170 l/min са необходими тръби с два инча;
• при разход от 320 l/min са необходими тръби с два и половина инча и т.н.

За да се определят параметрите на подходяща циркулационна помпа, е необходимо да се измери дължината на целия отоплителен кръг, към който ще бъде свързана. За десет метра система е необходим напор на помпата от 0,6 м. Чрез прости изчисления получаваме, че за система с дължина 60 метра ще е необходима помпа с напор 3,6 м.

Тези параметри обаче са валидни само за система, в която диаметърът на тръбите е правилно избран, както беше посочено по-горе. Ако са използвани твърде тесни комуникации, ще е необходимо да се вземе по-мощна помпа, за да се преодолее прекомерното хидравлично налягане, което възниква в системата поради неправилния избор на тръби.

Подробни препоръки за избор на циркулационна помпа сме дали в тази статия.

Автоматичен обезвъздушител или механично устройство за отвеждане на излишъците от въздух – кран на Маевски – са необходими за отвеждане на въздуха от затворена система. Тези устройства са необходими в отоплителните кръгове; те позволяват да се предотврати проблемът с натрупването на въздух. Такива устройства се поставят на радиаторите, на захранващите щрангове, както и на проблемните места на сложни отоплителни схеми.

Това правило действа и в обратна посока: ако тръбите са по-широки от необходимото по норматив, следва да се намали изчислената мощност на циркулационната помпа.

Важен компонент на принудителните отоплителни системи е групата за безопасност:

Специалистите препоръчват да закупите не едно, а две такива устройства. Едното е основно, а второто – за запас. Може да се монтира на байпас или да се съхранява в килера.

Циркулационната помпа обикновено е устойчива на повреди, но е чувствителна към качеството на водата в отоплителния кръг. За да се удължи работата на отоплителното оборудване, има смисъл да се предвиди филтриране на топлоносителя и своевременни мерки за промиване на системата.

Схеми на системи с помпена циркулация

Отоплителните системи с принудителна циркулация се различават по следния начин:

• като едно- или двутръбни (вариант на свързване на тръбите към радиаторите);
• с вертикални щрангове или хоризонтални магистрали;
• задънени или с попътно движение на топлоносителя
• с горно или долно разпределение.

Еднотръбните системи се срещат все по-рядко, тъй като техните недостатъци значително надхвърлят предимствата. Това е много прост вариант, при който радиаторите се свързват последователно. Топлоносителят преминава последователно през всеки отоплителен уред, като постепенно се охлажда.

Очевидно е, че при такава схема първите радиатори ще нагряват помещението по-добре от тези, които са разположени в края на системата. Налага се да се монтират повече радиатори в края на магистралата, отколкото в началото, за да се изглади температурната разлика.

Еднотръбните отоплителни системи са лесни за изпълнение и ще излязат евтино, но проблемът с неравномерното нагряване и зависимостта от повреда на един радиатор ги направи почти непотребими в съвременните условия.

Такова устройство е крайно неудобно, тъй като не може да се изключи само един радиатор в случай на повреда – ще се наложи да се източи топлоносителят от целия кръг. Двутръбната схема предполага свързване на всеки радиатор паралелно чрез две тръби към обща магистрала.

Разбира се, за това ще трябва да се използват повече материали, общата цена и времето за монтаж ще са по-високи, отколкото при използване на еднотръбния вариант.

Двутръбните отоплителни системи позволяват равномерно отопление на всяко помещение, като повредата на един радиатор няма да бъде причина за изключване на целия кръг.

На всеки радиатор при двутръбно свързване се монтират спирателни кранове. Това дава възможност при необходимост да се свали или изключи само един радиатор, като останалите елементи на системата продължават да функционират в нормален режим.

Загряването при такава схема става равномерно, тъй като топлоносителят постъпва във всеки радиатор по отделна линия, а след това се връща в котела за нагряване, а не се придвижва към останалите радиатори.

Вертикалните щрангове се използват в многоетажни сгради, към тях е удобно да се свързват радиатори, разположени на различни етажи. Вертикалната конструкция способства за бързо извеждане на попадналия в системата въздух, което значително намалява вероятността от образуване на въздушни тапи.

Създаването на вертикална отоплителна система ще струва скъпо, но това е ефективна схема, устойчива на завъздушаване, и тя прекрасно подхожда за монтаж в многоетажни сгради.

При хоризонталните схеми основната магистрала, към която паралелно се свързват радиаторите, се разполага, както става ясно от названието, в хоризонтална равнина. Този тип система е подходящ за отопление на едноетажни сгради с голяма площ.

Относително евтиният вариант не е застрахован от образуване на въздушни тапи. За предотвратяване на този вид проблем се използват автоматични въздухоотводчици. Правилата за отстраняване на въздушна тапа от отоплителната система ние подробно разгледахме тук.

Хоризонталните отоплителни системи са относително евтини, обикновено те се използват при проектиране на сгради с голяма площ на един или два етажа.

Неравномерното загряване е характерно не само за еднотръбните системи, но и за задънения вариант на отопление, който е доста широко разпространен.

При такава схема постъпването на топлоносителя се осъществява в посока, противоположна на движението на обратката. В резултат в системата се появяват радиатори, които получават вече малко охладения топлоносител, който след тях постъпва в обратната тръба.

В задънените системи радиаторите, отдалечени от захранващия щранг, получават по-малко топлина от тези, разположени близо до него. При попътните схеми всички елементи на системата функционират в равнозначен режим.

В резултат в първите от щранга радиатори постъпва повече топлина, а в отдалечените – по-малко. На малки площи този момент може да не е толкова забележим, но в просторни къщи той ще бъде осезаем. В тази ситуация се препоръчва да се направят няколко малки по дължина магистрали, вместо една дълга, така че целият топлоносител да циркулира по клоновете с приблизително еднаква температура.

Попътната схема се основава именно на еднаква дължина на циркулационните пръстени в цялата къща, което позволява постигане на изключително точна равномерност на отоплението. Но реализирането на този вариант на разпределение не е лесно, тъй като ще е необходимо да се прокарат голям брой тръби.

Горното разпределение в отоплителните системи се прилага при наличие на таванско помещение, в което може да се монтира разширителен съд. Ако няма такава възможност, може успешно да се реализира долно разпределение на отоплението.

Горното и долното разпределение са получили името си от мястото на разположение на захранващата тръба. В първия случай топлоносителят постъпва в системата отгоре, а във втория – отдолу.

При горното разпределение разширителният съд се монтира в най-високата точка на системата, топлоносителят се разпространява в системата под действието на гравитационните сили. Връщането тук ще бъде разположено под радиаторите. За реализирането на такъв проект в частна къща е необходимо таванско помещение, в което се монтира съдът.

Ако липсват условия за горно разпределение, се използва вторият вариант, когато подаването на топлоносител се осъществява отдолу, а връщането е разположено над радиаторите. Задачата за придвижване на топлоносителя с достатъчно висока скорост се поема основно от циркулационната помпа.

Такава схема се монтира постепенно, от долния етаж към горния, като захранващата магистрала се прави с лек наклон, за да се предотврати образуването на въздушни тапи.

За отстраняване на въздушните тапи отоплителните комуникации се оборудват с автоматични въздухоотводи:

Къде да се постави циркулационната помпа?

Най-често циркулационната помпа се монтира на връщането, а не на подаването. Смята се, че тук рискът от бързо износване и повреда на устройството е по-нисък, тъй като топлоносителят вече е изстинал. Но за съвременните помпи това не е задължително, тъй като те разполагат с лагери с така наречената водна смазка. Те са проектирани именно за такива експлоатационни условия.

Това означава, че може да се монтира циркулационна помпа и на захранването, още повече че тук хидростатичното налягане на системата е по-ниско. Мястото на монтаж на устройството условно разделя системата на две части: област на нагнетяване и област на засмукване. Помпата, монтирана на захранването, непосредствено след разширителния съд, ще изпомпва вода от акумулатора и ще я нагнетява в системата.

Циркулационната помпа в отоплителната система разделя контура на две части: област на нагнетяване, в която постъпва топлоносителят, и област на разреждане, от която той се изпомпва

Ако помпата бъде монтирана на връщането пред разширителния съд, тя ще нагнетява вода вътре в съда, изпомпвайки я от системата. Разбирането на този момент ще помогне да се отчетат особеностите на хидравличното налягане в различни точки на системата. Когато помпата работи, динамичното налягане в системата с непроменливо количество топлоносител остава постоянно.

Важно е не само да се избере оптимално място за монтаж на помпеното оборудване, но и да се монтира правилно. Препоръчваме ви да се запознаете с нюансите на монтажа на циркулационна помпа.

Разширителният съд създава така нареченото статично налягане. Спрямо този показател в областта на нагнетяване на отоплителната система се създава повишено хидравлично налягане, а в областта на разреждане – понижено.

Разреждането може да бъде толкова силно, че да достигне нивото на атмосферното налягане или дори да бъде по-ниско, а това създава условия за постъпване на въздух в системата от околното пространство.

В областта на повишаване на налягането въздухът може, напротив, да се изтласква от системата, понякога се наблюдава кипене на топлоносителя. Всичко това може да доведе до неправилна работа на отоплителната техника. За да се избегнат подобни проблеми, трябва да се осигури свръхналягане в областта на засмукване.

За това може да се използва едно от следните решения:

• да се повдигне разширителният съд на височина не по-малко от 80 см от нивото на разположение на отоплителните тръби;
• да поставите разширителния съд в най-високата точка на системата;
• да изключите тръбата на разширителния съд от подаването и да я прехвърлите на връщането след помпата;
• да монтирате помпата не на връщането, а на подаването.

Вдигането на разширителния съд на достатъчна височина далеч не винаги е възможно. Обикновено го поставят на тавана, ако там има необходимото пространство. При това е важно да се спазват правилата за монтаж на разширителния съд, за да се осигури безпроблемното му функциониране.

Подробни препоръки за инсталиране и свързване на разширителния съд сме дали в друга наша статия.

Ако таванът не се отоплява, разширителният съд ще трябва задължително да се изолира. Доста трудно е да се премести съдът на най-високата точка на системата с принудителна циркулация, ако преди това е била създадена като естествена.

Ще се наложи да се преработи част от тръбопровода, така че наклонът на тръбите да е насочен към котела. В естествените системи наклонът обикновено се прави към котела.

Разширителният съд, инсталиран в помещение, не се нуждае от допълнителна защита, но ако го монтират на неотопляем таван, трябва да се погрижите за топлоизолацията на това устройство

Смяната на положението на тръбата на съда от подаване на връщане обикновено не е трудна за изпълнение. И също толкова лесно е да се реализира последният вариант: да се вреже в системата циркулационна помпа на подаващата магистрала след разширителния съд.

В такава ситуация се препоръчва да изберете максимално надежден модел помпа, която за дълго време ще може да понася контакт с горещия топлоносител.

Изводи и полезно видео по темата

С интересна информация за принудителните отоплителни системи можете да се запознаете в това видео:

По-подробна информация за изчисленията, необходими при избора на циркулационна помпа, се съдържа тук:

В този клип е описано подробно устройството и редът за монтаж на циркулационната помпа:

Принудителните отоплителни системи не са толкова сложни, колкото може да изглежда на пръв поглед. Но за да реализирате такава задача, трябва правилно да извършите изчисленията и да съставите грамотен проект. При спазване на тези условия можете да осигурите на дома си надеждно и ефективно отопление.

Подбирате ли оптимална схема за обустройване в дома си на отоплителна система с принудителна циркулация? Може би имате въпроси, които не сме разгледали в тази статия? Задайте ги на нашия експерт в блока за коментари.

Или искате да допълните материала с практически съвети за монтаж на помпено оборудване? Пишете ни – вашите забележки ще помогнат на много начинаещи.