Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Система опалення з насосною циркуляцією

Якщо говорити про головні недоліки системи опалення з природною циркуляцією теплоносія, то до таких слід віднести низький циркуляційний напір (особливо це стосується квартирних систем) і, як наслідок, збільшений розмір труб. Варто допустити невелику помилку у виборі діаметра труб, як теплоносій виявиться "затиснутим" і не зможе подолати гідравлічний опір.

Для того щоб "розтиснути" систему, значною її переробки не потрібно, достатньо лише включення в систему циркуляційного насоса і перенесення розширювального бачка з подачі на обратку. При цьому потрібно зазначити, що переносити розширювач на обратку не завжди обов'язково. Коли робиться проста переробка нескладної (наприклад, квартирної) системи, бачок можна залишити на колишньому місці. Реконструкція (пристрій нової системи) за всіма правилами має на увазі перенесення бачка на обратку і його заміну з відкритого на закритий. Яка повинна бути потужність циркуляційного насоса і куди і як його слід встановлювати?

Циркуляційні насоси, що використовуються в побутових системах опалення, характеризуються низьким споживанням електроенергії - приблизно 60-100 Вт, адже вони не забезпечують підйом води, а лише служать допоміжним інструментом для подолання нею місцевого опору в трубах. Такі насоси справедливо було б порівняти з корабельним гвинтом, який штовхає воду, просуваючи, тим самим, судно, але при цьому кількість води в море не додається і не зменшується: загальний баланс води зберігається на колишньому рівні. Підключений до трубопроводу циркуляційний насос штовхає воду, але, незалежно від кількості виштовхнутою води, до нього з іншого боку надходить стільки ж води. Таким чином, немає ніяких підстав побоюватися, що станеться виштовхування насосом теплоносія через відкритий розширювач: система опалення є замкнутим контуром з постійною кількістю води в ньому.

У централізовані опалювальні системи крім циркуляційних, можуть включатися і підвищувальні насоси, що піднімають тиск і здатні підняти воду. В принципі, саме підвищувальні насоси і слід називати насосами, тоді як циркуляційний насос доречно буде порівняти з вентилятором: звичайний вентилятор може ганяти повітря по квартирі, але максимум, що він може, це створити циркуляцію повітря, і жодним чином не в змозі змінити атмосферний тиск (навіть якщо працює в наглухо закритому приміщенні). Використання циркуляційного насоса дає можливість значно збільшити радіус дії системи опалення, скоротити діаметри трубопроводів, а також створити умови для приєднання систем до котлів, що працюють з теплоносієм з підвищеними параметрами.

В якості важливого параметра для забезпечення безшумної роботи водяних опалювальних систем з насосною циркуляцією, виступає швидкість руху теплоносія. А саме, швидкість теплоносія не повинна бути вище:
- в трубопроводах основних приміщень житлових будинків, якщо умовні проходи труб становлять 10, 15, 20 мм і більше - 1.5, 1.2 і 1 м / с відповідно;
- в трубопроводах, прокладених у допоміжних приміщеннях житлових будинків - 1.5 м / с;
- в трубопроводах, прокладених безпосередньо в допоміжних будівлях - 2 м / с.

Щоб робота системи була безшумною і доставляла необхідний обсяг теплоносія, слід зробити невеликий розрахунок. Нам вже відомо, як орієнтовно визначається необхідна потужність котла (в кіловатах), з урахуванням площі опалювального приміщення. Формула розрахунку оптимальної витрати проходить через котел води, така: Q = P, де Q позначає витрата проходить через котел теплоносія, (в л / хв), а P - потужність котла в кіловатах. Наприклад, котел, потужність якого становить 30 кВт, вимагає витрати води близько 30 л / хв. Для того, щоб визначити, яким буде витрата теплоносія на будь-якому відрізку циркуляційного кільця, використовується ця ж формула.

Наприклад, з урахуванням того, що вже відома потужність встановлених на даному відрізку радіаторів, можна розрахувати витрати води для радіаторів, що встановлюються в одній кімнаті. Припустивши, що встановлені радіатори мають потужність 6 кВт, витрата води складе приблизно 6 л / хв. Розрахувавши витрата води, нескладно визначити діаметр трубопроводу. Зазначені в таблиці величини відображають прийняті на практиці відповідності діаметрів труб (за умови, що витрата проходить по ним теплоносія не перевищує 1.5 м в секунду). Потім визначається потужність циркуляційного насоса. Для кожних десяти метрів довжини циркуляційного кільця потрібно 0.6 м напору насоса.

Відповідність діаметрів трубопроводів з витратою теплоносія Витрата, л / хв 5,7 15 30 53 83 170 320 Діаметр, дюйми 1/2 3/4 1 11/4 11/2 2 21/2

Наприклад, при загальній довжині кільця циркуляції 90 м, напір насоса повинен бути 5.4 м. Купуємо в магазині (або по каталогу) насос з потрібним напором. При використанні труб з меншим діаметром, ніж рекомендовані в абзаці вище, потужність насоса повинна бути більше, оскільки, чим тонше труба, тим в ній більше гідравлічний опір. Отже, при використанні труб з великим діаметром, припустимо зменшення потужності насоса. Для забезпечення постійної циркуляції води в опалювальних системах, рекомендується проводити встановлення не менше 2-х циркуляційних насосів, при цьому один буде робочим, а інший - резервним. Як варіант можна встановити один насос, а інший залишити лежати в затишному місці, і в разі поломки першого провести швидку заміну.

Слід зауважити, що вищенаведений розрахунок системи опалення є досить примітивним, що не враховує різних факторів і характерних особливостей індивідуальних опалювальних систем. Зокрема, якщо ви ведете будівництво котеджу зі складною архітектурою, то це зажадає виробництва точних розрахунків, що під силу тільки інженерам-теплотехнікам. Можна з упевненістю сказати, що я дуже немудро вести будівництво багатомільйонного споруди, не маючи виконавчої документації - проекту, який враховує всі особливості об'єкта.

Заповнений водою циркуляційний насос в системі опалення відчуває рівне гідростатичний тиск з боку двох патрубків (за умови, що вода не нагрівається): всмоктуючого (вхідного) і нагнітального (вихідного), що з'єднуються з теплопроводами. Завдяки тому, що конструкція сучасних циркуляційних насосів передбачає наявність підшипників з водяною мастилом, насоси можна розміщувати як на зворотному, так і на трубопроводі, що подає, хоча, як правило, ставлять на обратке. У перший час таке рішення обумовлювалося чисто технічними причинами: у насоса, розміщеного в більш холодній воді, термін служби підшипників, ротора, а також сальникової набивки - більше. В даний час насоси встановлюються на обратку швидше за звичкою, оскільки в замкнутій системі розташування циркуляційного насоса в плані створення штучної циркуляції води ролі не грає.

Більш того, враховуючи, що на трубопроводі, що подає гідростатичний тиск зазвичай менше, розміщення таких насосів саме на "подачі" більш раціонально. Наприклад, відстань від котла, на якому встановлений розширювальний бачок становить 10 м у висоту. Це означає, що він створює статичний тиск десятиметрового водяного стовпа, однак дане твердження коректно лише для нижнього трубопроводу. У верхньому ж тиск буде менше, оскільки і величина водяного стовпа тут менше. Таким чином, незалежно від місця розташування насоса він буде схильний до однакового тиску по обидва боки: навіть якщо, наприклад, встановити його на головному вертикальному подає (або зворотному) стояку, різниця тисків в обох патрубках буде незначною, з огляду на невеликі розміри насоса.

Однак, все складніше, ніж може здатися на перший погляд. Працюючий в замкнутому кільці опалювальної системи насос, створює посилення циркуляції, за допомогою нагнітання води в теплопровід з одного боку, і засмоктування - з іншого. В результаті рівень води в розширювальному баку залишиться незмінним після пуску циркуляційного насоса, оскільки рівномірна робота насоса тільки створює циркуляцію при тій же самій кількості води. У зв'язку з тим, що в даних умовах (постійний об'єм води в системі і рівномірність дії насоса) рівень води в розширювальному баку залишається постійним, незалежно від того чи працює насос, в точці з'єднання розширювача до труб системи гідростатичний тиск також буде постійним. Тому точку приєднання і називають нейтральною, адже розвивається насосом циркуляційний тиск жодним чином не впливає на створюване розширювальним бачком статичний тиск.

Слід зазначити, що розширювальний бак циркуляційного насоса в закритих гідравлічних системах служить своєрідним кордоном, після якого відбувається зміна знака у розвивається насосом тиску: до цієї точки насос за допомогою створення компресії нагнітає воду, а після неї всмоктує воду за допомогою викликається насосом розрідження. Таким чином, теплопроводи гідравлічної системи на відрізку від насоса до точки постійного тиску (якщо вважати по напрямку руху води) відносяться до зони нагнітання, а теплопроводи після даної точки - до зони всмоктування насоса.

Іншими словами, якщо встановити циркуляційний насос до трубопроводу відразу після точки приєднання розширювального бака, насосом буде проводитися відсмоктування води з бака і її нагнітання в систему, а при підключенні насоса перед вищевказаної точкою - насос буде виконувати функцію по відкачуванню води з системи і нагнітання її в розширювальний бак.

Здавалося б, яке має значення, відкачується вода насосом з бачка або нагнітається в нього - головне, щоб вода крутилася по системі. Однак є суттєва різниця, оскільки в роботу системи включається створюване розширювальним бачком статичний тиск. У трубопроводі, розташованому в зоні нагнітання насоса, не можна не зважати на те, що в ньому, порівняно з тиском води в стані спокою, гідростатичний тиск підвищений. У свою чергу, для трубопроводу, розташованого в зоні всмоктування насоса, необхідний облік зниження тиску, пам'ятаючи про те, що не виключена ситуація, в якій гідростатичний тиск може не тільки знизитися до атмосферного, а й виникне розрідження. Іншими словами, за рахунок різниці тисків в системі може з'явитися небезпека вивільнення або всмоктування повітря, або навіть скипання теплоносія.

Для того, щоб не зіткнутися з проблемою порушення циркуляції води через її закипання або подсасиванія повітря, слід дотримуватися певне правило, конструюючи і виробляючи гідравлічний розрахунок систем опалення: при роботі насоса в зоні всмоктування (у всіх точках трубопроводу) гідростатичний тиск завжди повинна бути надмірною . Для дотримання цього правила є 4 способи.

1) Підняти розширювальний бачок на достатню висоту (не нижче 80 см). Цей спосіб є досить простим в умовах, коли реконструюються системи з природною циркуляцією в насосну циркуляцію, але в той же час вимагає приміщення з високим горищем і заходів щодо ретельного утеплення розширювального бака.

2) Перемістити розширювальний бачок в найнебезпечнішій верхній точці, щоб включити верхню магістраль в зону нагнітання. Тут слід зробити пояснення. Елементом нових систем опалення є подають трубопроводи з насосною циркуляцією, і вони виробляються з ухилами до котла, а не від котла, з метою забезпечення руху повітряних бульбашок попутно з водою, оскільки через протидію спонукальної сили циркуляційного насоса вони не випливуть "проти течії" , як це відбувається в системі з природною циркуляцією.

Отже, верхня точка системи вийде на максимально віддаленому, а не на головному стояку. Якщо ви реконструюєте стару систему з природною циркуляцією в насосну, то використання даного способу є досить трудомістким, оскільки знадобиться переробляти трубопроводи. Для створення ж нової системи цей спосіб не виправданий у зв'язку з наявністю інших, більш вдалих варіантів.

3) Приєднати трубу розширювального бачка поруч з всмоктуючим патрубком циркуляційного насоса. Тобто при реконструировании старої системи з природною циркуляцією потрібно просто відрізати бачок від прямого трубопроводу та перестикувати на обратку позаду насоса, створивши для нього найбільш сприятливі умови.

4) Відійти від звичної схеми, при якій насос розміщується на обратке, і включити його в магістраль "подачі" відразу за точкою приєднання розширювального бачка, що є найпростішим способом реконструювання системи з природною циркуляцією: нічого більше не треба переробляти, тільки врізати насос в трубу подачі. Але слід бути дуже уважним при виборі насоса, так як його доведеться розміщувати в несприятливих умовах високих температур, а насосу слід надійно працювати протягом тривалого часу, що можуть гарантувати лише солідні фірми-виробники.

Виробники сучасної сантехнічної і опалювальної арматури дають можливість зробити заміну розширювальних бачків відкритого типу на закриті. Закритий бачок не дозволяє рідини системи стикатися з повітрям, а це виключає випаровування теплоносія і його збагачення киснем. Що, в свою чергу, дозволяє знизити втрати тепла і води, а також сприяє зменшенню внутрішньої корозії опалювальних приладів. Крім того, в закритому бачку виключено виливання рідини назовні.

Експанзомати, або розширювальний бачок закритого типу являє собою капсулу овальної (кулеподібної) форми, герметична мембрана всередині якої ділить її на 2 частини: повітряну і рідинну. У повітряній частині корпусу знаходиться закачана під тиском азотовмісний суміш. До того моменту, коли опалювальна система заповниться водою, тиск газової суміші всередині бачка забезпечує щільне притиснення діафрагми до водяної частини бачка. Нагрілася вода створює робочий тиск і збільшує обсяг теплоносія, в результаті чого відбувається вигинання мембрани бачка в сторону його газової частини. Коли робочий тиск і об'єм води стають максимальними, водяна частина бачка заповнюється і газова суміш максимально стискається.

На випадок триваючого підвищення тиску і, як наслідок, зростаючого обсягу теплоносія, передбачений запобіжний клапан, який і спрацьовує в даній ситуації, скидаючи воду. Корисний об'єм бака повинен бути як мінімум дорівнює обсягу температурного розширення теплоносія, при цьому необхідно зрівняти статичний тиск стовпа теплоносія в системі і початковий тиск у газовій частині бака. Дані заходи по підбору тиску газової суміші дають можливість мембрані перебувати в рівновазі при включеній, але не заповнена опалювальній системі.

Установка бачка закритого типу може проводитися в будь-якій точці системи, але зазвичай він встановлюється поруч з котлом, оскільки потрібно, по можливості, забезпечувати мінімальну температуру рідини в точці установки розширювального бачка. А як нам уже відомо, найкраща точка установки циркуляційного насоса - відразу за розширювальним бачком. У цій точці умови для роботи насоса (як і в цілому для опалювальної системи) є найбільш сприятливими. Однак така схема опалювальної системи має дві проблеми: видалення повітря і підвищений тиск в котлі. Конструкція систем з відкритим розширювальним баком передбачає видалення повітря протитечією через розширювач (в системі з природною циркуляцією) або попутно (системи з насосною циркуляцією).

В системі з закритим баком подібного немає, вона є повністю замкнутої і повітря не має виходу назовні. Повітряні пробки видаляються через встановлений у верхній точці трубопроводу автоматичний прилад - спускніка повітря, забезпечений поплавком і запірним клапаном. Зі збільшенням тиску вище певного, клапан спрацьовує і відбувається підбурювання повітря в атмосферу. Альтернативою є установка на кожен радіатор опалення крана Маєвського: деталі, установка якої на служить для видалення повітряних пробок безпосередньо з радіатора. Іноді крани Маєвського входять в комплект радіаторів, але зазвичай пропонуються окремо.

Відвіднікі Повітря діють за таким принципом: за рахунок відсутності Повітря, что находится Всередині приладнати поплавець не дозволяє випускного клапану відкрітіся. У міру Збільшення кількості Повітря в камері поплавця, зніжується рівень води в відводом Повітря, что виробляти до опускання поплавка и Відкриття випускного клапана, что віпускає в результате цього процесса Повітря в атмосферу. Вихід повітря призводить до підвищення рівня води в відводом повітря і спливання поплавка, в результаті чого випускний клапан закривається. Цей процес йде до того моменту, поки знову не збереться достатньо повітря в камері поплавця, щоб знизити рівень води, опустивши поплавок.

Існують різні по конструкції, формою і розмірами автоматичні воздухоотводчики, в тому числі і встановлюються як безпосередньо на радіаторах (Г-подібної форми), так і на магістральних трубопроводах. У порівнянні з автоматичним відводом повітря, кран Маєвського являє собою звичайну пробку, що має канал для відведення повітря і ввернути в нього конусний гвинт. Шляхом вивертання гвинта забезпечується вихід повітря назовні через звільнився канал. Випускаються і воздухоотводчики з перекриває канал скидання повітря металевим кулькою замість конусного гвинта.

В якості альтернативи автоматичним відводом повітря і крану Маєвського в опалювальну систему включається сепаратор повітря: заснований на застосуванні закону Генрі прилад. Як відомо повітря в опалювальних системах присутній частково в розчиненому вигляді, а почасти - в мікропухирці. Що проходить через систему разом з повітрям вода виявляється в областях різних температур і тисків. Відповідно до закону Генрі, повітря в одних областях виділяється з води, а в певних областях - розчиняється в ній. Перебуваючи в котлі, теплоносій піддається нагріву до високих температур, в результаті чого саме в ньому з міститься в повітрі води вивільняється максимальну кількість повітря в вигляді мікропухирців. Якщо їх часом не відвести, то станеться їх розчинення на інших ділянках системи, де температура нижче. При видаленні бульбашок відразу за котлом, на виході сепаратора виходить обезвоздушенная вода, що поглинає повітря на різних ділянках системи.

Комбінація котла і сепаратора повітря дозволяє використовувати вищеописаний ефект, для того, щоб поглинути повітря в системі і вивести його в атмосферу. Цей процес триває постійно, аж до повного виведення повітря з системи. Сепаратор повітря працює на основі принципу злиття мікропухирців. Іншими словами, це означає, що відбувається прилипання найдрібніших бульбашок повітря до поверхні спеціальних кілець. Мікропухирці збираються разом, утворюючи великі бульбашки, що відділяються і спливаючі в повітряну камеру сепаратора. Проходячи через кільця, потік рідини розходиться в різних напрямках, а конструкція кілець забезпечує вступ проходить через неї рідини в контакт з поверхнею кілець, що робить можливим прилипання найдрібніших бульбашок і їх злиття.

Повертаючись до циркуляційного насосу, не зайвим буде зазначити наступне. В опалювальних системах з протяжними трубопроводами і, як результат, великими гідропотерямі, часто є потреба в досить потужних циркуляційних насосах, що створюють на нагнітає патрубку тиск, що перевищує те, на яке розрахований опалювальний котел. Простіше кажучи, якщо розмістити насос на обратке безпосередньо перед котлом, високий ризик, що потечуть з'єднання в теплообміннику котла. Щоб не допустити цього, потужні циркуляційні насоси встановлюються за котлом, а не перед ним, тобто на трубопроводі, що подає. У зв'язку з цим виникає питання: де слід встановити сепаратор - перед насосом або за ним? Провідні виробники систем опалення після ретельного вивчення цього питання дійшли висновку, що сепаратор слід розміщувати перед насосом, щоб оберегти його від пошкоджень бульбашками повітря.

Ще по темі:
Вибір циркуляційного насоса
Циркуляційні насоси опалювальних систем
Установка циркуляційного насоса

Яка повинна бути потужність циркуляційного насоса і куди і як його слід встановлювати?
У зв'язку з цим виникає питання: де слід встановити сепаратор - перед насосом або за ним?