Как устроены системы отопления с насосной циркуляцией: схемы организации

Обеспечить естественное передвижение теплоносителя по отопительному контуру даже опытным мастерам удается далеко не всегда. Случается так, что вода передвигается по системе, но достаточного количества тепла при этом в дом не поступает.

Все чаще владельцы частных домов предпочитают устанавливать системы отопления с насосной циркуляцией, которые достаточно разнообразны и удобны. В этой статье мы рассмотрели основные схемы организации отопления с принуждением, дополнив материал наглядными иллюстрациями и фото.

Также мы подобрали полезные видеоролики с рекомендациями специалистов по монтажу насосного оборудования для системы отопления. Это позволит детально разобраться в вопросе установки насоса.

Принцип работы системы с принуждением

Циркуляционный насос – это небольшой электрический прибор, который устроен предельно просто. Внутри корпуса находится крыльчатка, она вращается и придает теплоносителю, циркулирующему по системе, необходимое ускорение. Электромотор, обеспечивающий вращение, потребляет совсем немного электроэнергии, всего 60-100 Вт.

Наличие такого устройства в системе значительно упрощает ее проектирование и монтаж. Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет использовать отопительные трубы малого диаметра, расширяет возможности при выборе котла отопления и радиаторов.

Очень часто система, изначально созданная с расчетом на естественную циркуляцию, работает неудовлетворительно из-за низкой скорости движения теплоносителя по трубам, т.е. низкого циркуляционного напора. В этом случае установка насоса поможет решить проблему.

Однако не следует слишком увлекаться скоростью воды в трубах, поскольку она не должна быть чрезмерно высокой. Иначе со временем конструкция может просто не выдержать дополнительного давления, на которое она не рассчитана.

Для жилых помещений рекомендованы следующие предельные нормы скорости передвижения теплоносителя:

• при условном проходе трубы в размере 10 мм – до 1,5 м/с;
• при условном проходе трубы в размере 15 мм – до 1,2 м/с;
• при условном проходе трубы в размере 20 мм или больше – до 1,0 м/с;
• для подсобных помещений жилых домов – до 1,5 м/с;
• для зданий вспомогательного назначения – до 2,0 м/с.

В системах с естественной циркуляцией расширительный бак обычно ставят на подачу. Но если конструкция будет дополнена циркуляционным насосом, обычно рекомендуется переместить накопитель на обратку.

Кроме того, вместо открытого бачка следует поставить закрытый. Только в небольшой квартире, где отопительная система имеет небольшую протяженность и простое устройство, можно обойтись без такой перестановки и пользоваться старым расширительным баком.

Расчеты для принудительных систем отопления

Правильно организованная система с принудительной циркуляцией требует сложных инженерных расчетов. Но некоторые формулы позволяют оценить состояние системы и составить более точное представление о необходимых переделках, особенно если речь идет о небольшом доме или квартире. Мощность отопительного оборудования обычно подбирают исходя из размеров помещений, которые предполагается отапливать.

Обычно производители рекомендуют: чтобы расход теплоносителя, учтенный в литрах в минуту, соответствовал количеству киловатт мощности котла. Это означает, что для котла на 40 Вт наиболее подходящим будет расход теплоносителя в размере 40 л/мин.

Подобным же образом рассчитывают расход воды для отдельной комнаты или группы помещений. В этом случае ориентируются на совокупную мощность установленных на участке радиаторов.

Диаметр отопительных труб определяется в соответствии с установленным расходом теплоносителя:

• при расходе в 5,7 л/мин необходимы полудюймовые трубы;
• при расходе в 15 л/мин необходимы трубы на три четверти дюйма;
• при расходе в 30 л/мин необходимы дюймовые трубы;
• при расходе в 53 л/мин необходимы трубы на дюйм с четвертью;
• при расходе в 83 л/мин необходимы полуторадюймовые трубы;
• при расходе в 170 л/мин необходимы двухдюймовые трубы;
• при расходе в 320 л/мин необходимы трубы на два с половиной дюйма и т.п.

Чтобы определить параметры подходящего циркуляционного насоса, необходимо измерить протяженность всего отопительного контура, к которому его будут подключать. Для десяти метров системы нужен напор насоса в размере 0,6 м. Путем несложных вычислений получаем, что для системы длиной 60 метров понадобится насос на 3,6 м.

Однако эти параметры верны только для системы, в которой правильно подобран диаметр труб, как было указано выше. Если использованы слишком узкие коммуникации, понадобится взять более мощный насос, чтобы преодолеть избыточное гидравлическое давление, возникающее в системе из-за неправильного выбора труб.

Подробные рекомендации по выбору циркуляционного насоса мы привели в этой статье.

Это правило действует и в обратном направлении: если трубы шире, чем необходимо по нормативу, следует понизить расчетную мощность циркуляционного насоса.

Важным компонентом принудительных отопительных систем является группа безопасности:

Насосные группы

Насосные группы (группы быстрого монтажа)

При монтаже в загородном доме радиаторной системы отопления или «теплых полов» монтажники сталкиваются со множеством проблем, связанных с подбором и надежным соединением циркуляционных насосов, шаровых кранов, термометров, обратных клапанов и других компонентов. Монтаж значительно упрощается и укорачивается по срокам если воспользоваться готовыми насосными группами, или, как их еще называют, группами быстрого монтажа.

Основные преимущества насосных групп быстрого монтажа:

• компактность,
• эстетичный внешний вид
• компоненты обвязки от одного производителя и гарантированно подходят друг к другу по характеристикам
• минимальное количество соединений сводит к минимуму вероятность протечки
• позволяют в короткие сроки смонтировать систему отопления без дополнительных усилий и с высокой степенью надежности.

Насосные группы применяются для:

• нерегулируемых контуров радиаторного отопления ,
• регулируемых контуров типа «теплый пол»,
• контуров горячего водоснабжения
• контуров отопления с поддержанием определенной температуры обратной линии.

Как правило, насосные группы включают в себя:

1. циркуляционный насос (от разных производителей, например, Grundfos, Wilo) с механической или электронной регулировкой мощности,
2. отсечные запорные краны,
3. трехходовой смесительный или термостатический клапан,
4. обратный клапан,
5. перепускной клапан, который рекомендуется в системах с переменным расходом, например, в отопительном контуре с установленными на радиаторах термостатами. При закрытии термостатов насос начинает работать с перегрузкой и может выйти из строя. Перепускной клапан, установленный непосредственно в насосной группе, при повышении давления в контуре открывается, перепуская теплоноситель по малому контуру.

В характеристиках насосных групп встречается значение Kvs. Что это такое?
Kvs = Q /√∆p, где Q — расход жидкости, м3/ч; ΔP — перепад давления при полностью открытом вентиле, бар.
Это условный объемный расход воды через полностью открытый клапан [м3/ч] при перепаде давлений 1 бар при нормальных условиях, является частным случаем значения Kv, показывающего расход при конкретном положении клапана и перепаде давления в 1 бар.

Среди лидеров в области производства устройств быстрого монтажа известны такие компании, как Meibes, Caleffi и другие.
Немецкая компания Meibes была основана в 1961 г. двумя братьями, профессионалами в области монтажа котельных.
Номенклатура оборудования, предлагаемой компанией Майбес на рынке, состоит из насосных групп, распределительных коллекторов и гидравлических разделителей.
Meibes производит широкий спектр насосных групп DN 25/32, имеющие одинаковые габаритные размеры и унифицированные диаметры подключения к распределительной гребенке, что избавляет от необходимости применения различных переходников), оборудованных циркуляционными насосами от компаний Grundfos, Wilo, или же группы могут поставляться без насосов.
Каждый модуль имеет жесткую конструкцию, укомплектован запорной арматурой, встроенным обратным клапаном и поставляется в блочной негорючей термоизоляции. Дополнительно насосные группы можно оборудовать сервомоторами и перепускными клапананами.

Насосные группы UK и MK, соответственно контуры с и без трехходового смесителя, применяются для организации контуров отопления, теплых полов.
Насосные группы Meibes MK можно купить в исполнении с термостатическим приводом смесителя (20–45 °С) или с интегрированным термостатом (20–80 °С), что дает возможность не использовать автоматику для управления контуром. Группы с разделительным теплообменником (до 25 кВт при 35/45, 70/50 °С) оснащены насосом с бронзовым корпусом и применяются, например, для контура вентиляции или бассейна.

Распределительные коллекторы Meibes укомплектованы уплотнениями и накидными гайками для подключения насосных групп, что значительно упрощает их монтаж.
Можно купить коллекторы для подключения 2, 3 или 4-х отопительных контуров, кроме этого имеются нижние пары отводов, изначально заглушенных при поставке, для подключения, соответственно, до 3, 5 или 7-ми дополнительных контуров. Распределители изготавливаются в том числе и из нержавеющей стали (2 или 3 контура).

Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать насосную группу, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!

Перечень необходимого оборудования для систем отопления. Балансировка отопительной системы

Систему отопления невозможно назвать инженерной коммуникацией, которая проста в устройстве и балансировке. Каждый ее узел выполняет определенную функцию, при этом отсутствие какого-либо элемента может привести к перебоям в работе отопительного оборудования, а также к значительному снижению его энергоэффективности. В нашем проекте «ДОМ ЗА ГОД» можно увидеть, как мы делали систему отопления. В этой статье, в том числе, мы будем разбираться с основными принципами балансировки отопительной системы при помощи специалистов компании ГРУНДФОС.

Что касается балансировки: она обеспечивает стабильную работу системы и гарантирует соблюдение заданного температурного режима во всех отапливаемых помещениях.

Наличие профессионального проекта на отопительную систему является залогом ее эффективного функционирования. Тем же, кто не собирается тратить время и деньги на проектирование отопления, мы дадим несколько рекомендаций по ее созданию и правильной настройке.

В статье рассмотрим следующие вопросы:

• Какие элементы должны входить в обвязку простых и многоконтурных систем отопления.
• Правила установки и последовательность расположения основных элементов обвязки.
• Какими функциями должен обладать современный циркуляционный насос.
• Как можно произвести балансировку домашней системы отопления.

Перечисленные темы будут рассмотрены на примере закрытых систем отопления. Ведь именно они обладают сложной обвязкой и большим количеством элементов, которые позволяют обеспечивать устойчивый тепловой режим в помещении.

Обвязка простых систем отопления

Систему отопления можно назвать простой, если она содержит один прямой контур. Под прямым контуром подразумевается магистраль, в которую теплоноситель подается из котла без изменения начальной температуры. Простыми являются некоторые системы радиаторного отопления. Они могут быть однотрубными, двухтрубными и смешанными. Наиболее практичной разновидностью простого радиаторного отопления является двухтрубная система, базирующаяся на подающей и обратной магистрали.

И если её балансировка выполнена правильно, такая система обеспечит равномерный прогрев радиаторов по всему периметру отопления.

Несбалансированная система отопления почти сразу даст о себе знать. Трубы будут шуметь из-за неоптимальной скорости потока, в помещениях будет либо слишком жарко, либо слишком холодно, а счета за отопление будут каждый раз завышены на 20%.

Рассмотрим основные элементы системы и их функции.

Расширительный бак

Расширительный бак закрытого типа – резервуар, оснащенный резиновой мембраной, которая разделяет устройство на две части (в нижней половине находится теплоноситель, а в верхней – инертный газ). При повышении температуры в системе отопления в него поступает часть теплоносителя, тем самым, сглаживая разницу давлений в подающей и обратной магистрали.

Бак можно устанавливать в непосредственной близости от отопительного котла. Дополнительная запорная арматура (шаровый кран), установленная перед входом в бак, позволит легко отсоединить резервуар от системы, если возникнет необходимость в его ремонте или замене.

Группа безопасности

Группа безопасности состоит из трех элементов, подключенных последовательно, либо к одному корпусу:

1. Аварийный предохранительный клапан, позволяющий сбрасывать излишки теплоносителя при повышении давления в системе. Сброс можно вывести в прозрачную емкость (например, в пластиковую бутылку). Это сделает работу устройства более безопасной и уведомит о том, что имела место аварийная ситуация (даже если дома никого не было).
2. Автоматический воздухоотводчик – избавляет теплоноситель от воздуха, который при наличии в системе отопления может привести ее в нерабочее состояние.
3. Манометр – позволяет осуществлять визуальный контроль над давлением теплоносителя в подающей магистрали.

Группа безопасности врезается в подающую магистраль сразу на выходе из котла отопления. Делается это для того, чтобы в первую очередь защитить котел, который обладает самой высокой температурой.

Группа безопасности устанавливается строго вертикально, при этом она должна находиться выше уровня отопительного котла.

Незнание, невнимательность, спешка, усталость и другие человеческие факторы могут привести к аварийным ситуациям. Например, поменял манометр, а кран повернуть забыл и т. п.

В самой высокой точке системы следует установить дополнительный клапан автоматического сброса воздуха. Воздух обязательно будет попадать в систему во время ее заправки (дозаправки), а это устройство поможет стабилизировать работу системы, избежать застоя теплоносителя по причине скопления воздуха и продлит срок эксплуатации циркуляционного насоса.

Воздухоотводчик ставим в верхнюю точку системы. Он необязательно должен быть на группе безопасности.

Насос

Циркуляционный насос – устройство, обеспечивающее принудительную циркуляцию теплоносителя по системе отопления. В простых одноконтурных системах насос, как правило, врезается в обратную магистраль и устанавливается перед котлом отопления.

На входе в насос, а также на выходе из него ставятся шаровые краны. Благодаря кранам устройство можно снять, не сливая теплоноситель из системы.

Подпитка системы

Системы отопления закрытого типа оснащаются отводами для подпитки контура теплоносителем. Если в качестве теплоносителя используется вода, то обратный контур отопления можно подключить непосредственно к водопроводу. Подпитка будет производиться через запорную арматуру и фильтр-грязевик (также не лишним здесь будет фильтр-умягчитель).

Манометр поможет отследить перепад давления в прямой и обратной магистрали.

Если в качестве теплоносителя используется антифриз, то в контуре делается специальное ответвление для закачки антифриза. Также не следует забывать о кранах для слива теплоносителя, которые врезаются в нижнюю точку системы.

Регулировочная и запорная арматура радиаторов

Отопительные радиаторы оснащаются полуоборотными шаровыми кранами, позволяющими полностью перекрыть или, наоборот, открыть подачу теплоносителя в радиатор. Краны ставятся на входе в устройство. Иногда вместо них используются термостатические радиаторные клапаны (без преднастройки), автоматически перекрывающие подачу теплоносителя, когда температура в помещении превышает заданные значения.

Фильтры

Фильтры-грязевики – обязательные элементы современных систем отопления. Выполняя монтаж фильтров-грязевиков, важно учитывать правила их установки, поскольку именно при монтаже очень часто допускаются ошибки. Важно также время от времени не забывать их чистить. В замкнутую систему отопления иногда бывает достаточно вмонтировать один грязевой фильтр. Устанавливается он на участке магистрали, через который проходит весь теплоноситель. Таким местом может быть, например, участок перед главным циркуляционным насосом.

Основные правила установки фильтров-грязевиков:

1. Фильтр предпочтительнее всего устанавливать на горизонтальных участках трубопровода.
2. Устанавливая фильтр, важно обратить внимание на то, чтобы направление движения теплоносителя совпало с метками, нанесенными на корпус устройства.
3. Ответвление крана, оснащенное сеткой, гайкой (или сливным краном), должно располагаться внизу.
4. Фильтр-грязевик должен быть установлен в легко доступном для обслуживания месте.
5. На входе в фильтр, а также на выходе из него следует установить запорную арматуру (полуоборотные краны).

Обвязка многоконтурной системы отопления

Если отопительная система имеет два и более контура (речь идет о системах с теплыми полами, с бойлером косвенного нагрева и т. д.), в дополнение к основному насосу каждый контур оснащается отдельным циркуляционным насосом и дополнительной запорной арматурой.

Отопительные контуры, которые нуждаются в регулировке температурного режима, оснащаются устройствами, представленными ниже.

Автоматические смесители

Трехходовые смесительные клапаны – устройства, позволяющие автоматически снижать/регулировать температуру в подающей магистрали, подмешивая в нее остывший теплоноситель из обратки. Дело в том, что котел посылает на все контуры отопления теплоноситель с одинаковой температурой. Теплые полы при этом имеют строгие требования к соблюдению температурного режима, а температура в контуре отопительных радиаторов, как правило, выше, чем в контуре теплых полов. Смесительные клапаны позволяют во всех контурах системы достичь заданной температуры.

Коллекторы

Коллекторные группы разделяют между собой основные контуры отопления, а также отдельные контуры системы теплых полов.

Так выглядит коллекторный узел теплого пола с трехходовым смесительным клапаном.

Помимо перечисленных случаев коллекторные узлы используются в системах отопления лучевого типа.

Много споров возникает по поводу того, куда ставить циркуляционные насосы в коллекторных, впрочем, как и в простых системах отопления – на подачу или на обратку? Вот что по этому поводу говорят специалисты.

По большому счету, нет разницы, куда встраивать циркуляционный насос – в подачу или в обратку. Важно, чтобы насос было удобно обслуживать – это, пожалуй, основной критерий выбора места установки. Исключением является случай, когда температура теплоносителя в системе отопления может превысить максимальную температуру, на которую рассчитан циркуляционный насос. В этом случае насос рекомендуется устанавливать на обратку, где температура теплоносителя ниже.

Многоконтурное отопление – это громоздкая инженерная коммуникация с множеством элементов, которые необходимо правильно рассчитать, установить и объединить в единую систему.

Для того чтобы сделать схему обвязки более простой, надежной и эстетичной, специалисты рекомендуют использовать насосные группы (группы быстрого монтажа), которые полностью готовы к установке и продаются уже в собранном виде. В их состав входят циркуляционные насосы и элементы обвязки, которые могут понадобиться в том или ином случае.

Насосные группы можно использовать в составе простых и сложных систем отопления.

Насосные группы просты в установке и эксплуатации. Все элементы обвязки, входящие в группу быстрого монтажа, уже подобраны по характеристикам и собраны в единую конструкцию. Более того, каждая выпущенная насосная группа обязательно проходит проверку опрессовкой на заводе, что делает её гораздо более надёжным решением, чем обвязка насоса, собранная «из россыпи» с рынка. Это существенно упрощает жизнь и монтажникам, и жильцам. Вдобавок компактные насосные группы, имея эстетичный внешний вид, идеально вписываются в интерьер современной котельной.

Балансировка системы отопления

Важный шаг на пути к эффективной балансировке – это правильный выбор циркуляционного насоса. Например, циркуляционные насосы, обладающие функцией автоматической регулировки напора и расхода, в постоянном режиме будут регулировать перепад давления между подающей магистралью и обраткой. Благодаря этому в систему не потребуется встраивать дополнительные элементы обвязки (перепускные клапаны-регуляторы перепада давления, байпасы, соединяющие подачу с обраткой и т. д.).

Чаще всего балансировка отопительных систем осуществляется тремя способами:

1. Расчетный – учитывает проектный расход теплоносителя на каждом участке системы.
2. Балансировка по реальной температуре отопительных приборов (радиаторов, контуров теплых полов и т. д.).
3. Электронная балансировка – наиболее точный способ, позволяющий с первого раза правильно настроить систему. Производится с помощью специального мобильного приложения, запорной арматуры и функций регулировки, встроенных в циркуляционный насос.

Балансировка по проектировочным расчетам

Проще всего произвести балансировку системы, используя данные, указанные в проекте отопления. Суть балансировки, независимо от выбранного способа, сводится к установке требуемого расхода теплоносителя на различных участках системы. Расход регулируется с помощью балансировочных клапанов, либо термостатических клапанов с преднастройкой.

Балансировочный клапан имеет собственную градацию. При этом различные положения регулировочного вентиля соответствуют определенному объему теплоносителя, который способен пройти через устройство в единицу времени при заданном напоре.

Если у вас имеется проект на систему отопления, произвести ее правильную балансировку можно довольно просто: выставив расход теплоносителя в соответствии с имеющимися расчетами.

Но важно учитывать тот факт, что зачастую проектные расчеты отличаются от реальных параметров системы отопления. Например, гидравлическое сопротивление отопительного контура может быть легко изменено добавлением в систему или удалением из нее какого-либо элемента. А, в целом, хороший и правильный проект – большая редкость для частных домов.

Следовательно, даже при наличии проекта представленные ниже способы балансировки не теряют своей актуальности.

Балансировка по температуре

Для балансировки системы по температуре понадобятся уже знакомые нам балансировочные клапаны (или термоголовки с преднастройкой) и электронный термометр для бесконтактного измерения температуры поверхностей.

Балансировка начинается с того, что на последнем и предпоследнем радиаторе полностью открываются балансировочные клапаны. Расход теплоносителя на первом, а также на последующих от котла радиаторах устанавливается на минимальных значениях (с повышением расхода по мере удаления радиаторов от котла).

Например, если в системе установлено 8 радиаторов, а винт балансировочного клапана имеет регулировку в пределах 4,5 оборотов, то первый от котла радиатор вначале полностью перекрывается, затем его балансировочный клапан отвинчивается на 1,5 оборота. Регулятор второго радиатора отвинчивается на 2 оборота, третьего – на 2,5 и так далее. Расход теплоносителя на последнем и предпоследнем радиаторе в большинстве случаев остается максимальным. Регулировку по возможности производят только на тех радиаторах, которые ближе всего расположены к котлу (расстояние измеряется от начала подающей магистрали).

Более тонкая регулировка производится по показаниям термометра. Основная цель балансировки в данном случае состоит в том, чтобы добиться примерно одинаковой разницы температур на входе и на выходе каждого радиатора.

И еще: шум в радиаторе во время работы отопительной системы говорит о том, что расход теплоносителя следует уменьшить.

Электронная балансировка системы

Балансировка по температуре – процесс долгий и кропотливый. Осуществлять точную регулировку сложных систем отопления таким способом весьма затруднительно. Гораздо проще использовать смартфон со специальным мобильным приложением, дополнительную электронику и циркуляционный насос с функцией балансировки.

Стандартная балансировка с помощью тепловизоров, термометров и балансировочных клапанов отнимает очень много времени и сил. Кроме того, для правильного выполнения этой процедуры потребуются специальные навыки. При этом очень важно правильно выполнить балансировку с первого раза. Циркуляционный насос с функцией точной электронной балансировки автоматизирует и тем самым существенно упрощает процесс настройки системы. Такой способ даёт возможность откалибровать систему отопления в доме площадью до 200 м² примерно за один час. Более того, если обычные методы настройки предполагают использование громоздкого и дорогостоящего оборудования, то для балансировки с помощью специального насоса достаточно иметь легко помещающийся в кармане модуль связи и смартфон. Кстати, правильно выполнить электронную балансировку сможет даже тот человек, который ни разу до этого не проводил подобных процедур.

Устройства, которые понадобятся для электронной калибровки системы:

• циркуляционный насос с соответствующей функцией (в некоторых случаях на имеющийся насос устанавливается съемная голова насоса, предназначенного для балансировки системы);
• смартфон и специальное программное обеспечение;
• модуль беспроводной связи, устанавливаемый на голову насоса.

1. Подготовительный – установка специального приложения на мобильное устройство и подключение модуля связи к насосу.
2. Ввод данных о системе (площадь отапливаемых помещений, количество отопительных устройств, температура теплоносителя и т. д.), измерение напора и расхода в каждом радиаторе или контуре теплого пола (выполняется с помощью мобильного приложения).
3. Балансировка системы по данным мобильного приложения – производится с помощью балансировочных вентилей (клапанов).
4. Демонтаж модуля связи и сохранение отчета по балансировке, сформированного мобильным приложением.

Вместо заключения: правильная балансировка позволяет точно настроить рабочие параметры отопления.

Это заметно снижает затраты на эксплуатацию системы и обеспечивает максимально комфортную температуру во всех помещениях.