Насос система отопления с естественной циркуляцией. Схемы системы отопления с насосной циркуляцией
Такой насос используется в составе системы отопления для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя. Устройство работает на электричестве и потребляет мало энергии – от 60 до 100 ватт, что сравнимо с обычной бытовой лампочкой.
К сожалению, если электроснабжение частного дома время от времени прерывается, то и работа насоса будет непостоянной, что приведет к нарушению движения жидкости по трубам. Перед установкой насоса рекомендуется заранее продумать, как циркуляцию воды в контуре сделать постоянной.
Случаи применения
Система отопления, оборудованная насосом для принудительного перекачивания теплоносителя, уместна в случаях, когда жидкость не может преодолеть гидравлического сопротивления и потому не поднимается по трубам вверх. В системах отопления с естественной циркуляцией воды нужно точно соблюдать уклон и диаметр труб, а малейшая ошибка выведет из строя весь комплекс.
Это ограничивает использование системы компактными помещениями: ведь чем больше отапливаемая площадь, тем длиннее контур, и, соответственно, слабее ток воды. Даже при использовании мощного котла давление теплоносителя редко превышает 0,6 мПа. А изменение схемы проводки труб для улучшения тока жидкости, обойдется дорого.
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.
Стоит отметить, что сложности могут возникнуть только при перебоях электроэнергии, но справиться с ними несложно: если в доме имеется электрогенератор, система отопления сможет работать непрерывно.
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.
«Сухие» и «мокрые» насосы
Существует две основных разновидности насосов: «сухие» и «мокрые». Первые устроены так, что ротор не взаимодействует с теплоносителем. Они имеют высокий КПД - 80%, но достаточно шумные и подвержены поломкам. Одной из самых распространенных неисправностей «сухих» насосов является повреждение уплотнительных колец, вслед за чем нарушается герметичность устройства.
В системах, оборудованных «мокрым» насосом, такая проблема исключена. Они проще в эксплуатации, не нуждаются в тщательном техобслуживании. С другой стороны, «мокрый» насос имеет КПД меньше 50%, а поскольку внутри него всегда должна быть вода, приходится тщательно следить за горизонтальным положением вала. Для использования при отоплении частного дома «мокрый» насос удобен тем, что практически бесшумен. Механизм переключения скоростей вращения ротора является бесступенчатым.
С учетом небольшой мощности, «мокрые» насосы подходят для трубопровода небольшой протяженности. «Сухие», напротив, лучше применять для отопления больших площадей. Кроме того, последние редко устанавливаются в частных домах из-за шума во время работы, а если имеются планы их монтировать, то делается это в заранее подготовленном месте со звукоизоляцией.
Определение мощности
При выборе насоса нужно учитывать такие факторы, как:
- мощность отопительных радиаторов;
- скорость движения теплоносителя;
- общая длина трубопровода;
- проходное сечение трубопроводов;
- мощность котла.
Каждый из этих параметров легко рассчитывается, если знать хотя бы один из них. Так, исходя из мощности радиаторов, можно установить мощность котла и расход воды. Определив расход воды, не составит труда найти диаметр труб. Необходимо заранее определиться со скоростью движения теплоносителя в контуре системы: оптимально - 1,5 м/сек. Зная требуемую скорость циркуляции, диаметр труб и остальные параметры, получится рассчитать силу напора и мощность насоса.
Расчеты
Чтобы точнее определить мощность насоса, можно воспользоваться правилом производителей, которые «привязали» 1 кВт мощности к 1 литру прокачиваемой воды. Так, насос мощностью 25 кВт может обеспечить циркуляцию максимум 25 литров теплоносителя.
Иногда применяется упрощенная схема выбора, основанная на площади отапливаемого помещения:
- для отопления постройки площадью до 250 м2 покупают насос мощностью 3,5 кубометра воды в час и силой напора 0,4 атмосферы;
- от 250 до 350 м2 – мощностью 4,5 кубометра в час и силой напора 0,6 атмосфер;
- от 350 м2 – мощностью 11 кубометров в час и силой напора 0,8 атмосфер.
Несмотря на высокие эксплуатационные характеристики некоторых моделей, насосы не приспособлены для прогона воды по контуру системы с искусственной циркуляцией в зданиях общей площадью больше 800 м2.
Европейская методика расчета
При выборе оборудования можно пользоваться еще одной методикой – типовыми проектами обустройства жилья, разработанными в Европейском Союзе. Так, на 1 м2 пространства должна приходиться мощность насоса 97 Ватт при условии, что температура воздуха на улице составляет 25С° (минус), или 101 Ватт – если температура опускается до 30С° (минус).
Эта норма действует для построек высотой от трех этажей и больше. При обустройстве частного дома высотой до двух этажей мощность насоса на 1 м2 площади должна составлять 173 Ватта при уличной температуре до 25С° мороза и 177 Ватт – ниже 25С°.
Выполнение работ по установке
Оснащенные насосом системы отопления могут быть как однотрубными, так и двухтрубными. Любая схема предусматривает монтаж устройства на трубе, по которой происходит возврат охлажденного теплоносителя в котел. Это объясняется тем, что резиновые манжеты и уплотнители насоса, нагреваясь от горячей воды, меняют свои потребительские свойства и быстро изнашиваются. В обратном контуре вода охлаждена и не вредит оборудованию.
Если конструирование системы с принудительной циркуляцией осуществляется «с нуля», лучше сразу купить трубы небольшого диаметра, чтобы сэкономить. На качество отопления это никак не повлияет, зато сделает эксплуатацию оборудования более дешевой.
Важный элемент схемы – . Он соединяется с обратным контуром и выполняет функции точки отсчета: здесь сила давления меняет свой знак - в контуре до бака она нагнетается, выталкивая воду по трубам, а после – разрежается, так что насос всасывает в себя жидкость. Нужно помнить правило: гидростатическое давление при включенном насосе в любой точке зоны всасывания должно оставаться высоким - тогда циркуляция воды нарушена не будет.
Также расширительный бак нужен для компенсации нехватки пространства в закрытой системе при расширении теплоносителя – вода превращается в пар и увеличивает свой объем. Если бы не бак, то при перегреве воды происходил бы ее выброс. Кроме того, чтобы избежать перегрева и других проблем, рекомендуется устанавливать только современные автоматизированные котлы.
Монтаж насоса дома лучше осуществлять в горизонтальном положении: так оборудование будет производить меньше шума.
Крепление насоса осуществляется на резьбовых соединениях, в контур осуществляется врезка отсекающей арматуры – одного крана на прямом участке трубы, одного – на отводе непосредственно перед насосом, и еще одного – на отводе за ним. Это нужно для того, чтобы отсекать насос от теплоносителя в случае необходимости.
Вопросы отопления всегда актуальны в нашей стране, ведь отопительный период длится почти полгода, а в северных районах большую его часть.Старые советские централизованные системы отопления пришли в негодность, а на их ремонт или создание новых магистралей теплоснабжения требуются баснословные суммы денег. Поэтому качество теплоносителя и в целом услуги по получению тепла населением часто очень низкое. В таком случае решением проблемы может стать отказ от централизованного отопления и подключение автономного. В частном секторе, где отсутствуют теплосети, альтернативы автономному отоплению нет.
Системы автономного отопления довольно простые по конструкции. При желании их можно смонтировать и своими руками, но вводить в эксплуатацию только после проверки специалистами. Существуют такие основные разновидности автономных систем отопления:
- Традиционная система отопления
. Нагретая в котле вода (теплоноситель), подается в трубопроводы и радиаторы отопления.
- Воздушное отопление
. Теплоноситель - нагретый воздух, который по системе воздуховодов попадает в помещение.
- Электрическое отопление
. Тепло излучают электроконвекторы, приборы инфракрасного излучения и другие устройства.
К автономным системам можно также отнести альтернативные тепловые насосы, но они мало распространены из-за высокой стоимости оборудования.
Наибольшую популярность завоевала традиционные системы отопления . Как правило, они состоят из котла, трубопроводов, радиаторов отопления, регулирующей и запорной арматуры. Ключевым звеном такой системы отопления является котел, он может работать на различных видах топлива. Котел греет теплоноситель, чаще всего воду, которая поступает по трубам к радиаторам отопления. Проходя через радиатор, вода отдает часть тепла и возвращается обратно в котел, где нагревается заново. С помощью двухконтурного котла кроме отопления можно подключить и горячее водоснабжение. Есть определенные ограничения для установки газовых котлов. Установить его можно в квартире не выше 10-го этажа.
Трубопроводы систем отопления широко представлены на рынке: медные, стальные, полимерные и металлопластиковые. Оптимальным выборов для монтажа автономного водяного отопления являются металлопластиковые трубы. Они прочные, не поддаются коррозии и гигиеничные. Стальные трубопроводы тяжелые и быстро ржавеют, а медные очень дорогие.
Современные радиаторы выполняются из стали, алюминия и чугуна, существуют и биметаллические радиаторы, состоят они из меди и алюминия. Популярность в автономных системах приобрели алюминиевые радиаторы, у них высокая теплоотдача и доступная цена.
Если общая обогреваемая площадь помещений больше 100 м2., в такой системе отопления необходим циркуляционный насос, ведь скорости естественной циркуляции будет не хватать для нормальной работы системы .
Не нужно забывать и о мероприятиях по энергосбережению в доме или квартире с автономным отоплением. Правильно утеплив наружные стены дома можно больше чем в два раза сократить потребление энергоносителей. Установка терморегулирующих клапанов на радиаторы системы отопления поможет регулировать тепловой поток в каждом отдельном помещении.
Существует много разнообразных схем систем отопления, постоянно появляются новые альтернативные варианты. Человечество находится в поиске новых источников энергии. Новые способы получать тепло еще недоступны обывателю, поэтому схема автономного водяного отопления с газовым котлом пока самая популярная у населения.
Система отопления с естественной циркуляцией – это система, в которой теплоноситель движется под воздействием силы тяжести и благодаря расширению воды при повышении ее температуры. Насос отсутствует.
Работает система отопления с естественной циркуляцией так. Определенный объем теплоносителя нагревается в котле. Нагретая вода расширяется и поднимается наверх (поскольку ее плотность ниже, чем у холодной воды) до самой верхней точки отопительного контура.
Она самотеком движется по контуру, постепенно отдавая свое тепло трубам и отопительным приборам – при этом, естественно, остывая сама. Совершив полный круг, вода возвращается назад к котлу. Цикл повторяется.
Такая система является саморегулирующейся, а также самотечной, или гравитационной: скорость движения теплоносителя зависит от температуры в доме. Чем холоднее, тем он быстрее движется. Это происходит потому, что напор зависит от разницы в плотности воды, выходящей из котла, и ее плотности в «обратке». Плотность зависит от температуры: вода остывает (а чем холоднее в доме, тем быстрее это происходит), плотность увеличивается, скорость вытеснения нагретой воды (с меньшей плотностью) возрастает.
Кроме того, напор зависит от того, на сколько по высоте отстоят котел и нижний радиатор: чем ниже котел, тем быстрее вода переливается в обогреватель (по принципу сообщения сосудов).
Плюсы и минусы самотечных систем
Реализация отопления с естественной циркуляцией
Такие системы очень популярны для квартир, в которых реализована автономная система отопления, и одноэтажных загородных домов небольшого метража ().
Положительным фактором является отсутствие в контуре подвижных элементов (в том числе насоса) – это, а также то, что контур замкнут (и, следовательно, соли металлов, взвеси и прочие нежелательные примеси в теплоносителе имеются в постоянном количестве), увеличивают срок службы системы. Особенно если вы будете применять полимерные, металлопластиковые или оцинкованные трубы и , она может прослужить 50 и более лет.
Они дешевле систем с принудительной циркуляцией (как минимум – на стоимость насоса) в сборке и в эксплуатации.
Естественная циркуляция воды в системе отопления означает сравнительно маленький перепад. К тому же и трубы, и отопительные приборы из-за трения оказывают сопротивление движущейся воде.
Исходя из этого, отопительный контур должен иметь радиус порядка 30 метров (или немногим больше). Разнообразные повороты и ответвления увеличивают сопротивление и, следовательно, уменьшают допустимый радиус контура.
Такой контур является высокоинерционным: от момента запуска котла и до прогрева помещений проходит достаточно много времени — до нескольких часов.
Чтобы система функционировала нормально, условно горизонтальные участки труб должны иметь наклон по ходу течения теплоносителя. Воздушные пробки () в таком контуре все собираются в самой верхней точке системы. Там монтируют герметичный либо открытый расширительный бачок.
Закипает вода чаще в системе отопления самотечного типа. Например, в случае применения открытого расширительного бачка порой бывает недостаточно воды в системе, а также если трубы имеют слишком маленький диаметр или слишком маленький уклон (из-за этого уменьшается скорость теплоносителя). Также это может произойти из-за завоздушивания.
Скорость движения воды в самотечном контуре
Скорость воды в системе отопления определяется рядом факторов:
- Напором теплоносителя.
- Диаметром труб ().
- Количеством поворотов и их радиусом, Оптимально – минимальное количество поворотов (лучше всего вообще по прямой, а если они все-таки есть – то с большим радиусом).
- Запорной арматурой: ее количеством и типом.
- Материалом, из которого выполнены трубы. Наибольшее сопротивление оказывает сталь: чем больше на ней отложений, тем выше сопротивление, оцинкованная сталь – меньше, полипропилен – еще меньше, .
Принудительная циркуляция
Принципиальная схема, поясняющая работу принудительной циркуляции
Система отопления с принудительной циркуляцией – это система, в которой используется насос: вода движется под воздействием давления, оказываемого им.
Система отопления с принудительной циркуляцией имеет такие преимущества перед гравитационной:
- Циркуляция в системе отопления происходит с гораздо большей скоростью, и, следовательно, прогрев помещений осуществляется быстрее.
- Если в самотечной системе радиаторы прогреваются по-разному (в зависимости от их удаленности от котла), то в насосной они нагреваются одинаково.
- Можно регулировать нагрев каждого участка отдельно, перекрывать отдельные сегменты.
- Схема монтажа является более легко модифицируемой.
- Не образуется завоздушенность.
Недостатки у такой системы также имеютcя:
- Она дороже в монтаже: в отличие от гравитационной модели, нужно прибавить стоимость насоса и стоимость запорной арматуры для его отсечения.
- Она менее долговечна.
- Зависит от снабжения электроэнергией. Если у вас случаются перебои с ее подачей, необходимо обзавестись источником бесперебойного питания.
- Она дороже в эксплуатации, так как насосное оборудование потребляет электроэнергию.
Выбор и монтаж насоса
Чтобы выбрать насос, нужно учесть целый ряд факторов:
- Какой именно теплоноситель будет использоваться, какой будет его температура.
- Длина магистрали, материал труб и их диаметр.
- Сколько радиаторов (и каких именно – чугунных, алюминиевых и т.д.) будет подключено, каков будет их размер.
- Количество и виды запорной арматуры.
- Будет ли автоматическое регулирование, и как именно оно будет организовано.
При монтаже насоса на «обратке» продлевается срок службы всех частей контура. Перед ним также желательно установить фильтр для предотвращения поломки крыльчатки.
Перед установкой насос обезвоздушивают.
Выбор теплоносителя
В качестве теплоносителя может использоваться вода, а также один из антифризов:
- Этиленгликоль. Токсичное вещество, которое может привести к летальному исходу. Поскольку протечки все же полностью исключить нельзя – лучше его не использовать.
- Водные растворы глицерина. Их использование требует применения более качественных уплотнительных элементов, деталей из неполярных резин, некоторых видов пластмасс;. Может потребоваться установка дополнительного насоса. Вызывает повышенную коррозию металла. В местах нагрева до высоких температур (в районе горелки котла) возможно образование ядовитого вещества – акролеина.
- Пропиленгликоль. Это вещество нетоксично, мало того, оно используется в качестве пищевой добавки. На его основе изготавливаются эко-антифризы.
Проектные расчеты всех отопительных контуров базируются на применении воды. В случае применения антифриза следует пересчитать все параметры, поскольку антифриз в 2-3 раза более вязкий, имеет гораздо больше объемное расширение, меньшую теплоемкость. Это означает, что требуются гораздо более мощные (примерно на 40% — 50 %) радиаторы, большая мощность котла, напор насоса.
При превышении температуры антифриза он разлагается. При этом образуются кислоты, вызывающие коррозию металла, и твердые осадки, оседающие на стенках труб и внутри радиаторов и ухудшающие движение теплоносителя.
Антифризы также склонны к протечкам, они являются бичом систем с большим количеством резьбовых соединений. Его применение обосновано в том случае, если система отопления может надолго оставаться без присмотра в морозные дни.
Обычную воду в качестве теплоносителя также не рекомендуется использовать: она насыщена солями и кислородом, что приводит к образованию накипи и к коррозии труб и радиаторов.
Обязательно дополнительно прочтите . В этом вопросе нет мелочей, а нюансов – очень много.
Подготовка воды для системы отопления заключается в ее умягчении ().
Это происходит следующим образом:
- Кипячением: углекислый газ улетучивается, некоторые из солей (но не соединения магния и кальция) выпадают в осадок;
- Использованием химических веществ, умягчитель воды для системы отопления – это ортофосфат магния, гашеная известь, кальцинированная сода. Все соли становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, для устранения остатков которого воду нужно подвергнуть фильтрации.
- Дистиллированная вода в системе отопления является идеальным вариантом.
Надеемся, что разница между естественной и принудительной циркуляций вам понятна. И вы выберете оптимальный для себя тип системы отопления.
Будем благодарны, если нажмете на кнопки социальных сетей. Пусть и другие почитают этот материал. Приглашаем вас также вступить в нашу группу в сети Вконтакте. До встречи!