Особенности функционирования систем отопления: перепад давления между подачей и обраткой

Опубликовано 24 февраля 2015 в 0:28

Любая отопительная схема функционирует при определенных значениях напора и температуры теплоносителя, которые рассчитываются еще на этапе ее проектирования. Однако в процессе эксплуатации возможны ситуации, когда перепад давления в системе отопления отклоняется от нормативного уровня в большую или меньшую сторону и, как правило, требует корректирования для обеспечения эффективности, а в ряде случаев и безопасности.

Рабочее давление в системе теплоснабжения

Рабочим считается давление, величина которого обеспечивает оптимальную работу всего отопительного оборудования (в т.ч. источника отопления, насоса, расширительного бака). При этом оно принимается равным сумме давлений:

• статического – создается столбом воды в системе (в расчетах принимается соотношение: 1 атмосфера (0,1 МПа) на 10 метров);
• динамического – обусловлено работой циркуляционного насоса и конвективным движением теплоносителя при его нагреве.

Понятно, что в разных схемах отопления величина рабочего напора будет отличаться. Так, если для теплоснабжения дома предусмотрена естественная циркуляция теплоносителя (применимо для индивидуального малоэтажного строительства), его значение превысит показатель статического лишь на незначительную величину. В принудительных же схемах его принимают максимально допустимым для обеспечения более высокого КПД.

Следует иметь в виду, что предельные показатели рабочего давления определяются характеристиками элементов системы отопления. К примеру, при использовании чугунных радиаторов оно не должно превышать 0,6 МПа.

Численно величина рабочего напора составляет:

• для одноэтажных строений с открытой схемой и естественной циркуляцией воды–0,1 МПа (1 атмосфера) на каждые 10 м столба жидкости;
• для малоэтажных зданий с закрытой схемой – 0,2-0,4 МПа;
• для многоэтажных домов – до 1 МПа.

Контроль рабочего давления в отопительных схемах

Для нормального безаварийного функционирования системы теплоснабжения необходимо регулярно контролировать величину температуры и напора теплоносителя.

Для проверки последнего обычно применяют деформационные манометры с трубкой Бурдона. Для измерения давлений малой величины могут использоваться их разновидности – диафрагменные приборы.

Необходимо помнить, что после гидроударов такие модели требуется поверять, т.к. они будут показывать завышенные значения при последующих контрольных измерениях.

Рисунок 1 – Деформационный манометр с трубкой Бурдона

В системах, где предусмотрены автоматический контроль и регулирование давления дополнительно используются различные типы датчиков (к примеру, электроконтактные).

Размещение манометров (точки врезки) определяются нормативами: приборы должны быть установлена на наиболее важных участках системы:

• на входе и выходе источника отопления;
• до и после насоса, фильтров, грязевиков, регуляторов давления (при их наличии);
• на выходе магистрали от ТЭЦ или котельной и на вводе ее в здание (при централизованной схеме).

Не стоит пренебрегать этими рекомендациями даже при проектировании небольшого отопительного контура с использованием маломощного котла, т.к. это не только обеспечивает безопасность системы, но и ее экономичность за счет оптимального расхода воды и топлива.

Рисунок 2 – Участок отопительной схемы с установленными манометрами

Для возможности обнуления, продувки и замены приборов без остановки работы системы подключать их рекомендуется через трехходовые краны.

Перепад давления и его значение для функционирования системы отопления

Для оптимального функционирования любой отопительной схемы необходим стабильный и определенной величины перепад давлений, т.е. разность его значений на подаче теплоносителя и обратке. Как правило, она должна составлять 0,1-0,2 МПа.

Если данный показатель меньше, это свидетельствует о нарушении движения теплоносителя по трубопроводам, в результате чего вода проходит через радиаторы, не нагревая их в требуемой степени.

В случае превышения величины перепада указанного выше значения можно говорить о «застое» системы, одной из причин которого является завоздушивание.

Следует отметить, что резкие изменения напора негативно сказываются на работоспособности отдельных элементов отопительной схемы, зачастую выводя их из строя.

Способы регулирования рабочего давления и обеспечения стабильности его перепада на подаче и обратке

1. Прежде всего, необходимо помнить, что оптимальная работа системы теплоснабжения, в т.ч. создание требуемого давления в ней, зависит от корректности проектирования, в частности, гидравлических расчетов, и монтажа магистралей и трубопроводов, а именно:
   — подающая магистраль в большинстве схем должна располагаться наверху, обратная, соответственно, внизу;
   — для изготовления розливов следует использовать трубы диаметром 50-80 мм, для стояков – 20-25 мм;
   — подводка к приборам отопления может выполняться из тех же труб, из которых выполнены стояки, или на шаг меньше.

Занижать сечение обвязки радиаторов допускается только при наличии перед ними перемычки.

Рисунок 3 – Перемычка перед радиатором отопления

Рисунок 4 – Мембранный расширительный бак

Расширительный бак, объем которого обычно принимается равным около 10 % от общего объема системы, может монтироваться в любой части контура. Однако специалисты рекомендуют устанавливать его на прямом участке трубопровода обратки перед циркулярным насосом (при его наличии).

Для предотвращения ситуации, когда емкости устройства не хватает при продолжающемся росте давления, в схемах предусмотрено использование предохранительного клапана, выводящего из системы излишки теплоносителя.

Рисунок 5 – Регулятор давления

Поиск причин падения и повышения перепада давления

Отклонение давления в большую или меньшую сторону от нормативного требует установления причины этого явления и ее устранения.

Падение давления в схеме теплоснабжения

Если падает давление в системе отопления, то с большей долей вероятности можно говорить об утечке теплоносителя. Наиболее уязвимыми являются имеющиеся швы, стыки и соединения.

Для проверки этого отключают насос и следят за изменениями статического давления. При продолжающемся снижении напора необходимо найти поврежденный участок. Для этого рекомендуется последовательно отключать различные участки контура, а после определения точного места, производят ремонт или замену изношенных элементов.

Если же статическое давление остается стабильным, причина снижения напора связана с неисправностью или насоса, или отопительного оборудования.

Следует иметь в виду, что кратковременное падение давления может быть обусловлено особенностью работы регулятора, который с определенной периодичностью перепускает часть воды из подачи в обратку. В случае, когда радиаторы отопления прогреваются равномерно и до требуемой температуры, можно говорить, что перепад был связан с указанным выше циклом.

Среди других возможных причин можно назвать:

• удаление воздуха через воздушники, в результате чего уменьшается объем теплоносителя в системе;
• снижение температуры воды.

Повышение давления в системе

Подобная ситуация наблюдается при замедлении или остановке движения теплоносителя в отопительном контуре. Наиболее вероятными причинами этого являются:

• возникновение воздушной пробки;
• загрязнение фильтров и грязевиков;
• особенности функционирования регулятора давления или неправильная настройка его работы;
• постоянная подпитка теплоносителя вследствие сбоя автоматики или некорректно отрегулированных задвижек на подаче и обратке.

Нужно отметить, что нестабильность давления наиболее часто отмечается во вновь запущенных системах и связана с постепенным удалением воздуха. Это может считаться нормой, если после доведения объема теплоносителя и давления до рабочих значений, которое продолжается от нескольких дней до нескольких недель, никакие отклонения не фиксируются.
В противном случае следует говорить о неправильно произведенном гидравлическом расчете, в частности, принятом объеме расширительного бака.

Перепад давления в системе отопления, зачем нужен и какой должен быть

В нормально функционирующей системе отопления поддерживается перепад давления между прямым трубопроводом, по которому от котельной или теплотрассы подается теплоноситель, и обратным, по которому он подается на следующий круг, пройдя через радиаторы. Для различных объектов он составляет 0,2–0,25 МПа или 2–2,5 атмосферы. Именно благодаря этой разнице происходит постоянная циркуляция жидкости в контуре, причем с той скоростью, которая необходима для поддержания комфортной температуры воздуха во всех помещениях.

Оптимальные параметры рабочего давления в контуре отопления или напора, обеспечивающего этот перепад, определяются на этапе проектирования. При этом для различных объектов значение его разное и зависит от высоты здания, типа системы и используемого отопительного оборудования, а перепад более чем на 0,02 МПа или 0,2 атмосферы считается ненормальным.

Нормальное рабочее давление для различных объектов

• одноэтажный дом – 0,1–0,15 МПа или 1–1,5 атмосферы
• малоэтажное здание (не более трех этажей) – 0,2–0,4 МПа или 2–4 атмосферы;
• многоквартирный дом средней этажности (5–9 этажей) – 0,5–0,7 МПа или 5–7 атмосфер
• высотные многоквартирные дома – до 10 МПа или 10 атмосфер.

Значение давления контролируется при помощи манометров, устанавливаемых на самых ответственных участках:

• на вводе и выводе магистрали с теплоносителем (при централизованном отоплении);
• перед отопительным котлом и после него (при индивидуальном отоплении);
• перед циркуляционным насосом и после него (при принудительной циркуляции);
• возле фильтров, клапанов и регуляторов давления.

Последствия выхода давления за пределы нормы

Даже небольшое отклонение давления от расчетного показателя грозит как минимум временными неудобствами. Температура в некоторых помещениях может снизиться, а других, напротив, вырасти. В том случае если на объекте системы горячего водоснабжения и отопления объединены в одну, недостаток давления также может стать причиной отсутствия воды на верхних этажах.

При значительном изменении перепада по различным причинам современное оборудование может автоматически отключиться, а устаревшее выйти из строя. Старые модели котлов, не оборудованные системами термоконтроля, при падении напора могут даже взорваться, что чревато значительными разрушениями.

Что необходимо делать для поддержания необходимого перепада давления в системе отопления:

1. Соблюдать установленные нормативы при проектировании и монтаже системы отопления, в первую очередь касающиеся расположения прямого и обратного стояков относительно друг друга и диаметров трубопроводов.
2. Учитывать изменение давления теплоносителя при изменении его температуры.
3. При невозможности обеспечить требуемый перепад при помощи статического давления использовать циркуляционные насосы.
4. Для автоматического регулирования рабочего давления в частных домах используют гидроаккумуляторы, которые позволяют компенсировать незначительный выход за пределы допустимых значений путем отбора части теплоносителя.
5. В многоквартирных домах аналогичную функцию выполняют регуляторы давления, устанавливаемые на байпасе насоса или между прямым и обратным стояками.
6. В некоторых случаях на крупных объектах для корректировки рабочего давления применяется трубопроводная арматура, обеспечивая возможность изменения диаметра трубопровода за счет частичного его перекрытия.

Основные причины падения рабочего давления и способы их устранения

Наиболее распространенные причины падения давления в системе отопления:

• утечка теплоносителя;
• сокращение объема теплоносителя при удалении содержащегося в нем воздуха;
• снижение температуры теплоносителя из-за неполадок котельного оборудования;
• неполадки насосного оборудования (в системе с принудительной циркуляцией).

На наличие утечек указывает падение статического давления при отключении насоса, а также внешние признаки протечек на трубах и радиаторах. Если статическое давление не меняется, то причина в насосном оборудовании. При условии уменьшения объема теплоносителя из-за удаления пробок необходимо восстановить его, а при снижении температуры – проверить котел.

Основные причины роста рабочего давления в системе отопления:

• завоздушивание системы;
• сильное засорение фильтров;
• ошибочная настройка или повреждение регулятора давления;
• повышение объёма теплоносителя из-за неправильно работы регулирующей автоматики.

В первую очередь следует проверить состояние фильтров и воздушных пробок в системе, и при необходимости прочистить первые и удалить вторые. Работу автоматики можно проверить, отключив возможность подпитки системы. Проверить работу регулятора можно, попробовав скорректировать его настройки.