Методы самостоятельной балансировки водяного отопления в частном доме

Закон гидравлики: любая протекающая жидкость выбирает путь наименьшего сопротивления. В отопительной сети частного дома правило действует так: толкаемый насосом теплоноситель стремится пройти через первый радиатор либо самый короткий контур теплых полов. В результате отдаленные комнаты здания прогреваются значительно хуже. Для равномерного распределения потоков необходима гидравлическая балансировка системы отопления. Расскажем, как отрегулировать батареи и петли напольного обогрева своими руками.

Когда нужно балансировать систему

Теоретически, регулировка радиаторов отопления необходима в любом случае. Инженер-проектировщик, разрабатывая и рассчитывая водяную систему, закладывает расход теплоносителя на каждую батарею и контур напольного обогрева. После монтажа, заполнения и опрессовки трубопроводной сети исполнитель обязан отрегулировать подачу тепла, ориентируясь на расчетные параметры в проекте.

Важный момент. Расчет потребности в тепле и соответствующего расхода нагретой воды делается для самых неблагоприятных условий – минимальной уличной температуре. Поэтому вначале настройки все радиаторные и другие регулировочные вентили полностью открываются, а котел выводится в максимальный рабочий режим.

Поскольку среднестатистического домовладельца заботит лишь тепло и комфорт внутри жилища, самому браться за балансировку рекомендуется в таких случаях:

1. Ближние к котлу батареи нагреваются заметно сильнее дальних радиаторов, соответственно, в комнатах жарко или прохладно (слишком большой перепад температур).
2. Один из радиаторов издает явственный шум — журчание протекающей воды.
3. Замоноличенные в стяжку трубы прогревают полы неравномерно.
4. В процессе наладки новой отопительной разводки, собранной своими руками.

Если при грамотно смонтированном отоплении температура в дальних комнатах существенно ниже, система нуждается в балансировке

Примечание. Подразумевается, что арматура, оборудование и приборы отопления подобраны правильно, система заполнена теплоносителем, воздушные пробки и прочие дефекты отсутствуют. Иначе заниматься гидравлической балансировкой бессмысленно – получите нулевой результат.

Когда не следует регулировать раздачу теплоносителя батареям:

1. Если радиаторная сеть и теплые полы работают без нареканий. Лишний раз крутить вентили не стоит – по неопытности можете сделать хуже.
2. При выявлении различных неполадок – воздух в батареях, протечка, засор радиаторных либо балансировочных вентилей, разрыв мембраны расширительного бака и тому подобное. Сначала устраните неисправность и проверьте работоспособность отопления. Возможно, регулировка не понадобится.
3. Категорически не рекомендуется вмешиваться в работу центрального отопления многоквартирного дома, врезать в общие стояки дополнительные краны и клапаны. Исключение – многоэтажные новостройки с индивидуальными тепловыми вводами в каждую квартиру.

Также не рекомендуется «прижимать» проток через батарею с помощью обычного шарового крана. Нормальное положение штока – полностью открыт либо закрыт, в промежуточной позиции арматура долго не прослужит.

Проток воды регулируется исключительно балансовыми кранами, шаровые открыты на 100%

Инструменты и приборы для балансировки

Чтобы самостоятельно произвести регулировку радиаторов отопления и теплых полов частного дома, понадобится минимум приспособлений:

• термометр электронный контактный;
• отвертка;
• барашек или ключ для вращения штока балансировочного клапана (обычно применяется шестигранник);
• лист бумаги, карандаш.

Справка. Профессиональные сантехники часто используют тепловизор, дающий ясную картину прогрева всех отопительных приборов. Аппарат дорогостоящий, так что обойдемся более простыми средствами.

Вместо указанного термометра допускается использование дистанционного (бесконтактного) пирометра. Учтите: температуру блестящих поверхностей прибор измеряет с небольшой погрешностью. Замечание касается радиаторов с новым лакокрасочным покрытием.

Если у вас отсутствует схема разводки по жилому зданию, перед началом работ стоит зарисовать ее на бумаге. Эскиз поможет разобраться в очередности подключения батарей к магистралям и отдаленности от помещения топочной. Также сделайте промывку грязевика на входе в котел и разогрейте систему до температуры 70—80 °С независимо от уличной погоды.

Большим подспорьем в настройке является современный циркуляционный насос Grundfos Alpha 3, который через мобильное приложение точно показывает глубину регулировок. Минус – приличная цена агрегата (начинается от 240 у. е.).

Регулировка радиаторной сети

Метод балансировки, практикуемый нашим экспертом, одинаково подходит для закрытых однотрубных и двухтрубных систем отопления загородных коттеджей. Коллекторная разводка и теплые полы регулируются другим способом, о чем мы расскажем в следующем разделе.

Суть методики заключается в измерении температуры поверхности всех радиаторов и устранении разницы путем ограничения расхода теплоносителя балансировочными кранами. Как отрегулировать батареи отопления, пользуясь термометром:

Прогрейте теплоноситель до 70—80 °С, полностью откройте все регулировочные клапаны. Если котел не показывает реальную температуру воды на подаче, определите ее сами, приложив измеритель к металлическому выходному патрубку.

Изначально кольцо предустановки клапана настраивается на максимальный проток

Замерьте температуру поверхности первого на подаче радиатора в двух местах – около подающей и обратной подводки. Если разница лежит в пределах 10 градусов, батарея прогревается нормально.

Повторите операцию на всех отопительных приборах, записывая показания. Двигайтесь вдоль каждой ветви отопления, поочередно регистрируя температуру батарей вплоть до последней.

Если разность температур на подаче первого и последнего радиатора не превышает 2 °С, прикройте вентили первых двух батарей на 0.5—1 оборот и повторите замеры.

Замер делается на подающем и обратном патрубке, максимально допустимая разница — 10 градусов

Когда разница достигает 3—7 градусов, регулировочные краны первых обогревателей закрываются на 50—70% (считайте по оборотам вентилей), средних – на 30—40%, последние приборы остаются полностью открытыми.

Обождите 20—30 минут, позволив батареям прогреться после новых настроек, затем повторите измерения. Задача – достигнуть нормальной разницы 2 °С (для протяженных магистралей допускается 3 градуса) между последним и первым прибором.

Повторяйте процедуру настройки, закручивая балансовые вентили на четверть или пол-оборота, пока не добьетесь одинакового прогрева всех батарей. «Прослушайте» каждый радиатор на предмет шума, указывающего на повышенный расход теплоносителя.

Важный момент. Не увлекайтесь чрезмерным закручиванием кранов, экономии таким образом не получите. Сравнивайте температуру на входе и выходе обогревателя – если разность превысит 10 °С, вентиль нужно отпускать. Из-за слишком малого расхода теплоносителя в комнате станет холодно.

Приблизительная регулировка батарей закрытой двухтрубной системы показана на примере схемы отопления двухэтажного дома. Почему приблизительная: число закрываемых батарей и количество оборотов крана сугубо индивидуально для каждой разводки, необходимо разбираться по месту. Если сомневаетесь в правильности своих действий, придавливайте теплоноситель постепенно, делая пол-оборота вентиля и повторяя замеры.

Как правило, однотрубная «ленинградка» из 3—4 батарей не нуждается в балансировке, достаточно слегка «прижать» первый радиатор. В попутной разводке (петле Тихельмана) нужно ограничивать первый и последний прибор. Нагляднее порядок регулировки покажет эксперт на видео:

Теплые полы и лучевая разводка

Поскольку контуры напольного обогрева и радиаторы лучевой схемы подключаются к общей гребенке, балансировка производится непосредственно на коллекторе. Способ настройки зависит от наличия ротаметров – прозрачных колб расходомеров, устанавливаемых на подающей или обратной линии.

Чтобы правильно настроить подачу теплоносителя по ротаметрам, следует рассчитать проток воды по каждой петле по формуле:

• G – массовый расход нагретой воды, протекающей по контуру, кг/ч;
• Q – количество тепла, которое должен выделить контур либо радиатор в помещение, Вт;
• Δt – разница температур на входе и выходе из петли, принимается расчетное значение 10 °С.

Мощность одного напольного контура Q определяется исходя из потребности в тепле отдельного помещения. Параметр считается по удельному соотношению 100 Вт/м² площади комнаты либо по методике вычисления нагрузки на отопление. Шкалы расходомеров размечены в л/мин, значит, результат нужно разделить на 60.

Пример расчета. На обогрев комнаты площадью 10 квадратов требуется 1 кВт теплоты. Потребление теплоносителя составит 0.86 х 1000 / 10 = 86 кг/ч или 86 / 60 ≈ 1.43 л/мин.

Уточнение. Если помещение большой площади поделено на 2 одинаковых греющих монолита с отдельными водяными петлями, расчетное значение расхода тоже делим пополам.

Дальнейшая балансировка петель теплых полов производится согласно инструкции:

1. В заполненной и опрессованной системе включите циркуляционный насос напольного отопления. Котел запускать не обязательно.
2. С помощью колпачков ручной регулировки закройте все термостатические вентили на второй части гребенки.
3. Полностью откройте первый вентиль и настройте соответствующий ему ротаметр. Нужный объем протока выставляется вращением нижнего кольца расходомера.
4. После настройки снова закройте вентиль и переходите к следующему контуру. В конце откройте все регуляторы и еще раз проверьте расход воды по ротаметрам.

Справка. На коллекторах разных производителей расходомеры ставятся на подающей либо обратной гребенке (конструктивно они тоже отличаются). Для регулировки максимального протока расположение ротаметров роли не играет.

Батареи лучевой разводки балансируются аналогичным образом. Для верности можно совместить 2 варианта – по расчетному расходу и температуре поверхности радиатора (способ описан в предыдущем разделе).

Схема регулирования потока ротаметром. Расход через каждый контур показывают контрольные шайбы в прозрачных колбах, единица измерения – литры в минуту

Если в целях экономии вас угораздило купить коллектор без ротаметров, настройка растянется на несколько дней. Задача – добиться одинаковой температуры в обратных трубопроводах всех петель. То есть, первичная установка делается примерно по мощности и длине контура, затем измеряется температура обратки и корректируется величина протока.

Для проверки балансировки теплого пола надо запустить отопительный котел. Негативный момент: после корректировки расхода придется ждать несколько часов, пока толща бетона прогреется, а температура обратных подводок стабилизируется.

Заключение

Радиаторная отопительная сеть с ветвями небольшой протяженности балансируется без особых проблем. Если длина плеч двухтрубной разводки сильно разнится, задача несколько усложняется. Но не стоит волноваться – перепад 3 градуса между последним и первым радиатором в данном случае считается нормой. Учтите один нюанс: балансировка отопления ведется при максимальном нагреве системы, в рабочем режиме температура воды снизится до 50…60 °С, разность 3 °С тоже уменьшится.

Балансировка систем отопления

Обустройство отапливающих систем зданий всегда заканчивается настройкой оборудования, включающего радиаторные батареи, котлы, насосное оборудование, коллекторы. Комплекс регулировок в целом называется балансировкой.

Отопление дома, это сложная гидравлическая система, поэтому в ее регулировке требуется понимание физико-химических процессов, которые визуально наблюдать невозможно, но от них напрямую зависит эффективность обогрева всех помещений. К тому же, всё оборудование в системе работает как одно целое, и выход из строя даже одного элемента влечет за собой нарушение баланса тепла в здании и перерасход энергоресурсов.

Цель балансировки — распределение тепла по помещениям в количествах, которое необходимо человеку для комфорта быта и деятельности. Сегодня услугу балансировки можно заказать у профессионалов или справиться своими силами при условии владения необходимыми знаниями. Разберемся в нескольких методах настроек, как эти виды балансировок называются и как они производятся.

Как делаются расчеты

Функционал любой гидросистемы основан на взаимодействии обратно пропорциональных значений рабочей среды — пропускной способности и давления. Уровень гидравлического сопротивления в трубопроводе создают насосные группы, а пропуск рабочей среды контролируется трубопроводной регулирующей арматурой.

Суть регулировки в том, чтобы повысить или понизить гидродинамическое сопротивление в трубах: на удаленные от теплового узла отопительные приборы его нужно повышать, а на ближние понижать. В расчетах учитывается множество трубных ответвлений, из-за которых скорость циркуляции жидкости снижается.

Задача специалиста — сбалансировать систему так, чтобы в каждом отдельном контуре интенсивность движения теплоносителя достигла определенных значений в зависимости от назначения помещений. То есть, чтобы в них поддерживалась заданная температура. Настроечные значения рассчитываются еще при проектировании. В соответствии с ними подбирается:

• насосное оборудование;
• котлы;
• радиаторы;
• теплообменники;
• измерительные датчики;
• перепускные клапаны, вентили, задвижки.

Если источником тепла является котельная, тогда для расчетов в процессе балансировки будут необходимы ее технические данные.

Балансировка в разных трубных разводках

Проще всего проводить манипуляции с однотрубными стояками, так как суммарное значение силы напора во всех батареях всегда постоянно. Пропускная способность трубопроводной арматуры на нее не влияет. На стояке делается не столько баланс прохода теплоносителя, сколько уравнивается выделяемое радиаторами тепло. Эту регулировку выполняют перепускные клапаны. Суть такая, чтобы автоматически повышалась интенсивность прохода горячей воды к удаленным радиаторам, и она не успевала остывать.

Чтобы удешевить систему отопления, в однотрубном контуре, для поддержания баланса рабочей среды, достаточно только смонтировать ручные краны. При необходимости повышения температуры в какой-либо комнате, хозяин может открыть кран и увеличить подачу горячей воды к радиаторным батареям. Но когда система оборудована автоматическими терморегуляторами, тогда необходимо устанавливать и балансировочные клапаны. По большей части это относится к двухтрубным системам.

Тупиковые двухтрубные системы функционируют по-иному. Радиаторы в них выступают как бы шунтами, через которые теплоноситель с пониженным давлением протекает в обход участков трубной магистрали. В ближнем радиаторе гидравлическое сопротивление становится меньше в начале тока и его равновесие сохраняется после каждого последующего радиатора; жидкость возвращается к тепловому узлу через каждый шунт. Специалисту, выполняющему балансировку, приходится потрудиться, чтобы выровнять проход рабочей среды методом регулировки пропускной способности трубопроводной арматуры.

В параллельных двухтрубных системах проведение балансировки не требуется. Но их минус только в одном — материалоемкости. В них работает принцип петли Тихельмана: рабочая среда проходит через каждый радиатор равномерные отрезки пути, и эквивалентность тока жидкости выравнивается сама по себе. Этот же принцип используется в лучевых системах отопления и теплых полах, только в выравнивании еще участвует поплавковый расходомер в общем коллекторе.

Регулирующая трубопроводная арматура

Каждый элемент трубопроводной арматуры является обязательной частью системы и подбирается по определенным характеристикам к тому или иному ее типу. В перечень регулирующих устройств входят:

• регулирующие клапаны;
• расходомеры;
• терморегуляторы;
• гидравлические балансировочные клапаны.

Полнопроходные задвижки, радиаторные термостатические вентили, шаровые краны — регулирующие функции не выполняют, а только полностью перекрывают или открывают проток рабочей среды через какие-либо участки трубопровода. К примеру, для обслуживания или ремонта оборудования, а также в случаях прорывов труб. Перед балансировкой необходимо провести тест: запустить систему с открытыми запорными кранами, чтобы проверить, правильно ли работает насосное оборудование.

Расчётное моделирование

Самый практичный способ балансировки делается методом построения модели системы с просчитанными значениями всех элементов и модулей. Моделирование выполняется в таких компьютерных программах, как Valtec PRG или Danfoss CO. Они бесплатны, но существует и более сложное 3D программное обеспечение (Auto Snab и др.). Но стоимость ПО себя оправдывает, ведь не придется нести расходы на замену оборудования в случае неправильного выбора какого-либо элемента по параметрам. 3D моделирование также позволяет получить полное понимание о работе системы во всех режимах, какие процессы происходят на каждом участке трубопровода. Таким образом балансировку можно выполнить максимально точно, значительно повысить эффективность обогрева здания, а, следовательно, и комфорт жизни.

В процессе расчетного моделирования в программу закладываются чертежи отопительной системы в цифровом виде, и в итоге можно выстроить ее виртуальную виртуальную копию. В каждой программе механизм расчетов выполняется по-разному, поэтому перед работой нужно изучить пользовательскую инструкцию. Точность, это обязательное условие при расчетах значений; во внимание берется каждый фитинг, ответвление, трубный поворот. Перечислим обязательные исходные данные для компьютерного моделирования:

1. Действительные и предполагаемые проходы труб.
2. Температура среды, где проходит трубная магистраль.
3. Вид рабочей среды.
4. Характеристики циркуляционного насоса или насосных групп (в зависимости от площади здания).
5. Сила напора на входной трубе.
6. Технические характеристики всех регулирующих устройств трубопроводной арматуры.
7. Если система включает котельную, то нужны все сведения о ней из технического паспорта.

Все расчеты направлены на обеспечение равномерности расхода нагретой рабочей среды к каждому отопительному радиатору, а также с какой температурой теплоноситель будет возвращаться к источнику нагрева, от чего зависит время на его повторный нагрев. Чем оно короче, тем экономнее будет работать оборудование. Для проведения расчетов составлены специальные графики и таблицы, по которым производится балансировка системы в реальности.

Экспериментальный способ

Если система отопления включает до 5 радиаторов, то для балансировки покупать и использовать компьютерное ПО нет надобности. Сложных расчетов здесь нет, а потому эмпирическим методом это делать дешевле, однако дольше. Минус и в том, что невозможно предусмотреть изменения в расходе рабочей среды.

В процессе ручной балансировки перекрывается поступление теплоносителя на все батареи. Нужно также убедиться, что в трубах не остались воздушные пробки. Это делается для сравнения температуры носителя на входной трубе и на выходе к источнику нагрева. Эти данные будут нужны при настройке всех регулирующих элементов.

На втором этапе полностью открывается запорный клапан на крайнем дальнем радиаторе. По мере остывания теплоносителя, через 15 минут замеряется температурный показатель на выходе, это значение называется эталонным.

После этого такая же процедура проводится на всех последующих радиаторах от конца к началу во всей цепи по порядку. Запорные клапаны нужно открывать на столько, чтобы нагрев батареи достиг эталонного температурного значения. Измерения проводятся при помощи установленных термодатчиков, а все значения лучше записывать.

Сложность такой балансировки еще и в инертности радиаторов. Вернее, важно из какого металла они сделаны и сколько у них секций. У чугунных — инертность больше, у алюминиевых она минимальная. В связи с этим время выжидания эталонного замера температуры разнится от 10 до 40 минут.

Автоматическая настройка

Два предыдущих способа, это крайности, а потому балансировка в автоматическом режиме считается золотой серединой. Для настройки оборудования понадобится минимум времени, а благодаря специальным инструментам ее можно провести максимально точно. Для настройки используется так называемый «умное» насосное оборудование с передачей данных на компьютер или мобильный телефон с установленным специальным приложением. Оно работает как проводник настройщика по всем элементам и какие манипуляции с каждым из них следует проделывать.

В приложении все данные сохраняются, а их значения можно изменять, чтобы видеть другие варианты возможных настроек отопительной системы, а также правильно подбирать типы радиаторов в зависимости от характеристик регулирующей арматуры, устанавливать нормы обогрева во всех помещениях по отдельности.

Стоимость оборудования и ПО в пределах $250-300. Это единственный минус в этом методе балансировки. В общем-то, всё делается предельно просто, а главное — точно. Сама процедура проведения настроек такая же, как и в экспериментальном (эмпирическом) методе: по очереди перекрываются все радиаторы от последнего к первому и замеряются эталонные значения температуры на каждом. Для точности регулировки в насосе необходим расходомер, при помощи него определяется максимальная пропускная способность на всех элементах системы, а данные заносятся в базу ПО и могут использоваться для изменения настроек в зависимости от потребностей.

Автоматическая балансировка производится только в реальном времени в отличие от компьютерного расчетного моделирования. В приложении имеются звуковые сигналы, что удобно в настройках системы на участках в стесненных условиях. В программе есть рекомендации относительно подстановки различных значений и результаты их применения. По завершении балансировки в приложении автоматически формируется отчет как по всем отдельным приборам, так и по системе отопления в целом.

Настройка в частном доме

Иногда можно слышать от владельцев частных домов ошибочное суждение, что балансировка отопительных систем нужна только в больших зданиях. Или они считают, что настройку оборудования можно и не проводить, а регулировки делать по мере надобности. Как уже упоминалось ранее, в любой системе отопления, сложной или простой, происходят физико-химические процессы. И если гидравлическое сопротивление рабочей среды достигнет предельных значений, то может случиться аварийная ситуация или даже что-то непоправимое.

Поэтому это заблуждение полностью лишено логики. Там, где проживают или работают люди, балансировка систем отопления просто необходима. Ее миссия не только в обеспечении комфорта, но и безопасности. Все элементы должны работать в оптимальном режиме как одно целое, чем обеспечивается еще и экономия расходов на оплату энергоресурсов.

Чтобы минимизировать риски при эксплуатации индивидуальной системы отопления, нужно иметь базовые представления, что такое балансировка, и зачем ее проводить в принципе. Если вы поручили это дело мнимому мастеру, и он уверяет вас, что система уже грамотно спроектирована, и для настройки достаточно вычислений инженера, тогда целесообразнее балансировку заказать в другой компании. Часто реалии существенно отличаются от теории, когда нужной температуры в здании не удается достичь.

Каждый руководитель жилищного хозяйства, домоуправления, каждый владелец дачи, частного дома или коттеджа обязан знать и должен понимать значимость балансировки и ее первостепенную необходимость и в централизованном отоплении, и в индивидуальном. Отопительная система не может быть готова к эксплуатации без проведения настройки оборудования, а в общественных, жилых и производственных зданиях ее использование не допустят надзорные органы в законодательном порядке.

В заключение напомним, что балансировка — это важный пункт обустройства независимо от размера объекта, будь то небольшая дача или крупное здание. Регулировка температуры в помещениях вручную, это не экономия материальных средств, а расточительство. Точная настройка оборудования обеспечивает:

• равномерность нагрева радиаторов отопления;
• стабильность работы насосного оборудования;
• экономию энергоносителей;
• нормальный режим работы котлов и котельных;
• комфорт и безопасность.

Правильная настройка трубопроводной арматуры предотвращает образование шумов от чрезмерной интенсивности прохода большого объема теплоносителя через радиаторы и по трубам.

Чтобы правильно провести балансировку необходимо обладать соответствующими знаниями в технических характеристиках оборудования и понимать физические процессы, происходящие при эксплуатации гидравлических систем. Если вам нужно настроить систему, но у вас нет уверенности, что вы с такой задачей справитесь самостоятельно, тогда лучше обратитесь в специализированную организацию. У профессионалов качественная балансировка не вызывает сложностей, к тому же, это относительно недорого и с гарантией. Позаботьтесь заранее, чтобы в вашем доме было всегда тепло и уютно.

При проектировании автономного отопления владельцы жилья не всегда правильно подбирают тип.

Водонагреватели используются активно в частном хозяйстве. Их устанавливают в индивидуальных.

При эксплуатации газового отопительного котла стоит экономно расходовать ресурсы, то есть газ.

Газ – экономичный вид топлива. Для обогрева и горячего водоснабжения в частных домах рационально.

Внутрипольные конвекторы – обогревательные приборы, работающие по принципу конвекции.