Система за водно отопление с принудителна циркулация: схеми, варианти на реализация, технически тънкости

Много съвременни решения за водно отопление на къщи изискват използването на помпена група. Проектирането и монтажът на отоплителна система с принудителна циркулация трябва да се извършват, като се вземат предвид техническите моменти, възникващи поради бързото движение на топлоносителя.

Високото налягане в отоплителния кръг позволява реализирането на множество схеми на окабеляване. Съгласете се, това е немаловажно предимство на отоплителната система с принудителна циркулация. Обаче изграждането на такава схема изисква грамотно проектиране.

Ние ще ви разкажем според какви характеристики се подбират основните работни възли на системата, а също така ще опишем подробно възможните варианти на окабеляване на магистралата и начините за организиране на отоплителния кръг.

Технически особености на основните възли на системата

Принудителната схема се различава от естествената чрез добавяне на един или няколко циркулационни помпи. Поради увеличаване на налягането и скоростта на движение на топлоносителя, правилата за формиране на възли и разположение на елементите на кръга се променят.

Този факт трябва да се вземе предвид, за да се осигури качествено отопление при принудителна циркулация.

Общи изисквания към помпената група

Циркулационните помпи се избират въз основа на изискванията за обем на преминаващата вода (кубичен метър на час) и напор (метър). Изчисляването на двата параметъра зависи от кубатурата на отопляваното жилище и начина на отопление, както и от дължината на водния кръг и диаметъра на неговите тръби.

Помпата трябва да се избира така, че нейните параметри да не са “на граница” с изискванията на системата. Това ще позволи при необходимост да се добавят елементи към кръга без смяна на помпата.

По принцип помпите са проектирани за напрежение 220 волта, но има и такива с поддръжка на 12 волта. При скокове на напрежението е необходимо да се постави стабилизатор, за да се предотврати повреда на устройството.

При чести прекъсвания на електрозахранването трябва да се погрижите за наличието на източник на непрекъсваемо захранване. Няма нужда да взимате мощен UPS – за отопление на частни домове рядко се използват устройства с консумация над 150 вата на час.

Условно циркулационните помпи могат да се разделят на два вида според положението на двигателя. Устройствата със сух ротор имат по-висок КПД, но притежават повишено ниво на шум и намален ресурс в сравнение с тези с мокър ротор.

Ако разпределението на системата предоставя възможност за естествено движение на топлоносителя по кръга, то помпата трябва да се монтира чрез “байпас”. В този случай, при нейната повреда или прекъсване на електрозахранването е възможно превключване на отоплението на режим на гравитационна циркулация.

През неработещата помпа водата също може да се движи, но тя ще създаде силно съпротивление на нейното движение.

Изборът в полза на модел помпа по отношение на конкретна отоплителна система се осъществява чрез определяне на работната точка и съответствието ѝ с необходимите стойности на дебита на топлоносителя (+)

Особено актуална е проблемът с спиране на помпата при използване на печно или каминно отопление. В този случай пещта ще продължи да нагрява топлообменника и е възможно водата в него да заври и цялата система да излезе от строя за дълго време.

По-добре е да се извърши монтаж на помпата на обратната тръба, тъй като по-ниската температура на водата ще позволи да се удължи експлоатационният ѝ живот. Ако няма възможност да се инсталира помпата на друго място, освен на тръбата, излизаща от котела, тогава трябва да се използва помпа с керамични уплътнения.

Въпреки че те издържат на температура до 110°C, при кипене на системата и те могат да имат проблеми с функционирането.

Монтирайки помпата в контура чрез байпас, може да се постигне не само нормални условия на работа по принципа на естествената циркулация, но и възможност за демонтиране на помпата без източване на вода.

Полезна информация за избор на циркулационни помпи за отоплителната система е представена в статиите:

1. Избор на циркулационна помпа: устройство, видове и правила за избор на помпа за отопление
2. Циркулационна помпа за отопление: десетка от най-добрите модели и съвети за купувачите

Тънкости при избора на котли и печки

Използването на електрически и газови котли, печки за дълготрайно горене като генератори на топлина е привлекателно от гледна точка на простотата на контрол на постъпването на топлина през топлообменника.

Използването на печки на твърдо гориво, особено домашно направени конструкции, крие риск от недостатъчно или прекомерно отделяне на топлина. Въпреки това тяхното използване често е оправдано от гледна точка на евтиния и достъпен горивен материал.

В момента са достъпни множество модели на електрически и газови котли с интегрирана помпа. От една страна, вградената циркулационна система е съобразена с мощността на котела и позволява да не се занимавате с покупката и инсталирането на отделна помпа. От друга страна, в случай на повреда на вградената помпа, няма да бъде толкова лесна за поправка или замяна, колкото отделна помпа.

Електрокотелът с интегрирана помпа е готово и компактно решение за включването му в схема с принудителна циркулация.

Изискванията към котела при използване на принудителна циркулация са същите, както и при естествената:

• Изчисляване на мощността на котела – показателят трябва да удовлетворява нуждите за отопление на дома при най-тежките условия за даден регион. Препоръчително е да има малък резерв на мощност (10-20%) поради възможни форсмажорни обстоятелства, които могат да възникнат в отоплителната система.
• Предотвратяване на кипене на топлоносителя в топлообменника. Това изискване при използване на комбинацията “печка – помпа” е по-лесно за изпълнение, отколкото при гравитационния модел на движение на течността.

За предотвратяване на кипене на водата в топлообменника на котела е достатъчно да се настрои регулиране на мощността в зависимост от температурата на изходящата течност. Този метод действа при всякакъв вид циркулация.

Блокът за управление на режима на работа на котела на твърдо гориво включва функция за стартиране на помпата при достигане на критични температури на изхода от топлообменника.

При пещи с естествена циркулация не е възможно да се предотврати кипене на топлоносителя при прекомерно количество заредено гориво. Единственият вариант при наличие на помпа е да се увеличи обемът на прекарваната течност през топлообменника.

Освен това такава противоаварийна система може да се направи автоматична с използване на термостат и блок за регулиране на скоростта на помпата.

Монтаж и проверка на водния кръг

При схема на отопление с използване на принудителна циркулация скоростите на движение на водата ще бъдат по-високи, отколкото при гравитационния модел. Поради това може да се използва по-малък диаметър на тръбите при еднакви параметри на отопление на сградата. Това намалява цената на водното отопление по отношение на разходите за тръби, фитинги и арматура.

Освен това, по-малките по диаметър елементи на контура се скриват по-лесно в технологични ниши или се вписват в интериора на помещенията.

В сравнение с естествената циркулация, към хидростатичното налягане на стълба течност ще се добави увеличеното хидродинамично налягане на потока. Поради това, за да се избегне образуването на течове или, още повече, пробив на системата, е необходимо да се спазват някои правила.

В случай на преход от гравитационна циркулация към принудителна, трябва да се отстранят всички, дори незначителни течове в контура. При увеличаване на налягането скоростта на протичане ще се увеличи, което освен проблем в помещението ще доведе до намаляване на количеството на топлоносителя и до прекомерното му аериране (насищане с въздух).

Преди настъпването на отоплителния сезон е необходимо да се проведат хидравлични изпитвания на здравината на контура с максимално използваното или дори малко по-високо налягане. Това ще позволи да се открият проблемите и да се отстранят преди настъпването на студовете, когато дългото спиране на отоплението за ремонт е нежелателно.

Изтичането на радиатори за отопление може да се случи на най-неочакваните места и отстраняването на проблема ще отнеме много време, затова е по-добре да се провери целостта на системата предварително.

Тъй като скоростта на движение на топлоносителя ще бъде по-голяма от 0,25 m/s, съгласно SNiP 41-01-2003 не е необходимо да се поддържа постоянен наклон на тръбите за отстраняване на въздуха от контура. Затова при принудителна циркулация монтажът на тръбите и радиаторите е малко по-прост, отколкото при гравитационната схема.

Варианти на отопление при принудителна циркулация

Използването на принудителна циркулация позволява да се отдалечим от принципа на проектиране на разпределителната система със задължително отчитане на разликата в хидростатичното налягане, която е необходима за функциониране при гравитационната схема.

Това добавя разнообразие при моделиране на геометрията на водния контур и предоставя възможност за използване на решения като колекторно отопление или подово отопление с голяма площ.

Приложение на горно и долно окабеляване

Всяка отоплителна схема може условно да се отнесе към горно или долно разпределение. При горното разпределение горещата вода се издига над отоплителните уреди, а след това се стича надолу и затопля радиаторите. При долното – горещата вода се подава отдолу. Всеки вариант има своите положителни страни.

Горното разпределение се прилага също при естествена циркулация. Поради това отоплителните вериги от този тип позволяват използването и на двата вида циркулация. Това, първо, предоставя възможност за избор, и второ, повишава надеждността на системата.

В случай на прекъсване на електрозахранването или повреда на помпата движението на водата по контура ще продължи, макар и с по-малка скорост.

Добрият напор позволява да се направи избор между горно и долно разпределение, като се вземе предвид удобството за прокарване на тръбите, които подават топлоносителя към радиаторите (+)

При използване на долно разпределение общата дължина на тръбите е по-малка, което намалява разходите за създаване на системата. Освен това не е необходимо полагане на щрангове на горния етаж, което е добре от гледна точка на дизайна на помещенията. Долната тръба, подаваща гореща вода, се полага или в сутерена, или на нивото на пода на първия етаж.

Разновидности на еднотръбни схеми на свързване

Еднотръбната схема използва една и съща тръба за подаване на гореща вода към радиаторите и отвеждане на студената към отоплителния котел. При такова разпределение почти наполовина се намалява дължината на използваните тръби, намалява се количеството на фитингите и спирателната арматура.

Въпреки това нагряването на радиаторите става последователно, поради което при изчисляване на броя секции е необходимо да се вземе предвид постепенното намаляване на температурата на подавания топлоносител.

Последователното свързване на радиатори с използване на една тръба за подаване на топлоносител често се прилага в съвременните домове за минимизиране на разходите за материали и опростяване на монтажните работи

Еднотръбните схеми могат да бъдат реализирани в хоризонтален и вертикален вариант. При принудителна циркулация, при използване на вертикални стояци, може да се осъществява подаване на гореща вода не само отгоре, но и отдолу.

Целесъобразността от използването на един или друг вариант зависи не само от удобството за прокарване на тръбите, но и от максимално допустимия брой радиатори на един стояк на еднотръбния контур.

Можете да свържете отоплителните радиатори по два начина:

• Последователно свързване – топлоносителят преминава през всички радиатори. В този случай е необходим минимален брой тръби, но при необходимост от изключване на един от радиаторите ще трябва да се спре целият клон на системата.
• Свързване чрез байпас – топлоносителят може да преминава, заобикаляйки радиатора, по инсталираното отклонение. С помощта на система от кранове потокът може да бъде пренасочен покрай радиатора, което ще позволи извършването на ремонт или демонтаж без спиране на отоплението.

Еднотръбната схема често се използва при отоплението, но в случай на наличие на голям брой радиатори, за тяхното равномерно нагряване се прилага друг вариант.

Еднотръбните схеми имат множество варианти за реализация при принудителна циркулация, затова изборът на подходящо решение за конкретната геометрия на помещенията е доста лесен (+)

Начини на приложение на двутръбния вариант

Схемата на отоплителния контур с използване на втора тръба за отвеждане на охладената вода към котела се нарича двутръбна система. Дължината на тръбите се увеличава, както и броят на връзките и устройствата.

Системата обаче има важен плюс – към всеки радиатор се подава топлоносител с еднаква температура. Това прави двутръбния вариант много привлекателен.

При водно отопление с принудителна циркулация се използва както хоризонтална, така и вертикална разводка. Освен това при вертикалния вариант е възможно прилагането на горно и долно подаване на гореща вода.

Двутръбната схема за подаване и отвеждане на вода в комбинация с диагоналното свързване на радиатора дава максимална топлоотдача в помещението.

Тъй като температурата на подаваната вода към всички радиатори е еднаква, геометрията на контурите зависи само от следните фактори:

• икономия на материали – минимизиране на дължината на тръбите и броя на връзките;
• лекота на прокарване на контура на отоплението през стените и подовите плочи;
• естетическа привлекателност – възможност за вписване на отоплителните елементи в интериора на помещенията.

В зависимост от движението на горещата и охладената вода двутръбните схеми се разделят на два типа:

1. Попътни. Движението в двете тръби става в една посока. Цикълът на циркулация на топлоносителя има една и съща дължина за всички радиатори в тази част на системата, поради което скоростта на нагряването им е еднаква.
2. Тупикови. При попътната схема радиаторите, разположени по-близо до котела, се нагряват по-бързо. Въпреки това, за системи с принудителна циркулация това не е много важно поради значителната скорост на водата в контура.

При избора между попътния и тупиковия вариант се ръководят от условието за удобство при прокарване на обратната тръба. При вертикалните схеми с долно разпределение се получава тупикова система, а с горно – попътна.

Използване на разпределителния колектор на отоплението

Още един популярен начин за организиране на отоплението в момента е създаването на колекторна схема. В известна степен тази схема може да се нарече подвид на двутръбната, въпреки че се използва и при организирането на еднотръбни отоплителни контури.

Само разпределението на горещия топлоносител и събирането на охладения става не от главния щранг, а от специални разпределителни възлови устройства – колектори. Такава система работи устойчиво само с прилагане на принудителна циркулация.

Лъчевото разпределение в сравнение с двутръбното изисква наличие на колектор, по-голяма обща дължина на тръбите, количество фитинги и спирателна арматура.

Разпределителният възел за двутръбна система представлява сложна комбинация от захранващ и връщащ колектор, чрез които се осъществява балансирано по температура и налягане подаване на топлоносител.

Всеки клон на устройството захранва един отоплителен елемент или малка група от тях. Клоновете обикновено са разположени под пода, а всеки етаж на многоетажната сграда се обслужва от един колектор, монтиран в центъра.

Въпреки очевидните плюсове на този вариант за организиране на отоплението, колекторната система има два значителни минуса:

• най-голяма дължина на тръбопроводите, поради което този вариант за организиране на водния кръг изисква немалко парични вложения;
• сложност при промяна на контура – тръбите при този вариант обикновено са разположени под пода или в стените, поради което при добавяне на отоплителни уреди ще бъде много трудно да се направят каквито и да е корекции.

Всички колектори се монтират, като правило, в специален шкаф, тъй като спирателната арматура се намира на същото място и до нея е необходим достъп. Разполагането на крановете на едно място е много удобно.

В случай на необходимост от включване или изключване на радиаторите или при възникване на извънредна ситуация е достатъчно да имате достъп до шкафа и не е необходимо да посещавате всички помещения.

Разпределителните колектори могат да имат проста структура, състояща се от две гребенки и минимум спирателна арматура. Сложните възли могат да включват също автоматични термостати, електронни клапани, смесители, автоматични въздухоотвеждащи устройства, датчици и блокове за контрол, клапан за източване на вода, отделна циркулационна помпа.

Тези системи могат най-точно да регулират температурата в дома, но изискват добро разбиране на основите и нюансите на работата на водното отопление.

Отопление с помощта на топъл под

Един от най-комфортните начини на отопление е организирането на топъл под. Трябва да се отбележи, че монтажът на такъв вариант на отопление на дневни стаи, бани, кухни и други помещения е доста сложен.

Воден топъл под с голяма площ е възможен само при организиране на принудителна циркулация, тъй като е необходимо да се създаде налягане в дълга система от тесни тръбички.

Налягането е необходимо за преодоляване на съпротивлението на тесните тръби с множество завои. Освен това е необходимо да се постигне напор, който да позволява отстраняването на въздуха от тръбичките на топлия под, които са разположени хоризонтално.

Съществува голямо количество комбинации за полагане на тръбичките:

• за малки стаи се прилагат схеми с един вход за гореща вода и един изход за охладена;
• за големи помещения се организират по-сложни системи за топъл под с използване на разпределителен колектор.

Не рядко за фрагменти на контура с топъл под се монтират отделни циркулационни помпи.

Използването на колектор е оправдано за големи площи на топъл под, когато изчисленията показват, че една тръба може да не се справи с отоплението

Изводи и полезно видео по темата

Подробно изложение на двутръбна и доста сложна схема на отопление на двуетажна къща:

Система от затворен тип за триетажна къща на базата на газов котел:

Използването на помпи при водното отопление на помещения значително улеснява проектирането на контура, правейки възможни варианти, недостъпни за гравитационния модел. Правилният подбор на оборудване ще позволи да се реши въпросът с отоплението на жилището, превръщайки този процес в удобен и лесен.

Имате ли какво да добавите, или имате въпроси относно организирането на отоплителна система с принудителна циркулация? Моля, оставете коментари към публикацията и участвайте в дискусиите. Формата за връзка се намира в долния блок.