Что из себя представляет система первично-вторичных колец?

Чтобы понять, как работает комбинированная система отопления, нужно разобраться с таким понятием как «первичные – вторичные кольца». Этому и посвящена статья.

Проблемы движения теплоносителя в системе отопления

Когда-то в многоквартирных домах системы отопления были двухтрубными, потом их стали делать однотрубными, но при этом возникала проблема: теплоноситель, как всё в мире, стремится пройти по более простому пути — по обводной трубе (на рисунке показано красными стрелками), а не через радиатор, создающий большее сопротивление:

Чтобы заставить теплоноситель идти через радиатор, придумали ставить сужающие тройники:

Основная труба при этом ставилась большего диаметра, чем обводная. То есть теплоноситель подходил к сужающему тройнику, натыкался на большое сопротивление и волей-неволей поворачивал на радиатор, и только меньшая часть теплоносителя шла по обводному участку.

По такому принципу делается однотрубная система – «ленинградка».

Такой обводной участок делают и по другой причине. Если радиатор выходит из строя, то пока его снимают и заменяют исправным, теплоноситель пойдёт к остальным радиаторам по обводному участку.

Но это как бы история, мы же возвращаемся «в наши дни».

Горизонтальный и вертикальный стояк?

Горизонтальная система предполагает подключение радиаторов к одному стояку, который лучше всего располагать вне жилых помещений: в коридоре или на лестничной клетке. Главное преимущество этого варианта – экономия труб и меньшая стоимость монтажа. К недостаткам относят некоторые сложности в эксплуатации и склонность к образованию воздушных пробок в системе. Для их стравливания на радиаторы обычно устанавливаются краны Маевского. Используется горизонтальное сооружение чаще всего в одноэтажных зданиях большой площади.

Горизонтальное расположение системы позволяет сэкономить на трубах и монтаже. Однако такая система имеет склонность к завоздушиванию, что требует установки дополнительного оборудования, например, кранов Маевского

При обустройстве вертикальной системы все отопительные приборы подводятся к вертикальному стояку. Такой способ позволяет производить подключение по отдельности каждого этажа многоэтажного здания. Основное преимущество – при эксплуатации воздушные пробки не образуются. Однако обустройство вертикального варианта системы обойдется несколько дороже горизонтального.

Вертикальная конструкция не склонна к появлению в процессе эксплуатации воздушных пробок, зато более дорогостояща в обустройстве

Как заставить теплоноситель идти во вторичное кольцо?

Но не всё так просто, а нужно разобраться с узлом, обведённым красным прямоугольником (см. предыдущую схему) – местом присоединения вторичного кольца. Потому что труба первичного кольца скорей всего большего диаметра, чем труба во вторичном кольце, поэтому теплоноситель будет стремиться в участок с меньшим сопротивлением. Как поступить? Рассмотрим схему:

Теплоноситель от котла течёт по направлению красной стрелки «подача от котла». В точке Б ответвление от подачи к тёплому полу. Точка А – это место входа обратки тёплого пола в первичное кольцо.

Важно! Расстояние между точками А и Б должно быть 150…300 мм – не больше!

Как «загнать» теплоноситель по направлению красной стрелки «к вторичному»? Первый вариант – байпас: ставятся сужающие тройники в местах А и Б и между ними труба меньшего диаметра, чем подающая.

Трудность здесь в расчёте диаметров: нужно высчитать гидравлические сопротивления вторичного и первичного кольца, байпаса… если мы просчитаемся, то движения по вторичному кольцу может не быть.

Второй вариант решения проблемы – поставить в точке Б трёхходовой клапан:

Этот клапан будет либо полностью закрывать первичное кольцо, и теплоноситель пойдёт сразу во вторичное. Либо перекроет путь во вторичное кольцо. Либо будет работать как байпас, пуская часть теплоносителя по первичному и часть по вторичному кольцу. Вроде бы хорошо, но нужно обязательно контролировать температуру теплоносителя. На этот трёхходовой клапан часто ставится электропривод…

Третий вариант – поставить циркуляционный насос:

Циркуляционный насос (1) гоняет теплоноситель по первичному кольцу от котла к… котлу, а насос (2) гоняет теплоноситель по вторичному кольцу, т. е. по тёплому полу.

Решение проблемы

Для решения этой проблемы выбирают пример решения гидравлического сопротивления. Эта формула показывает, что потери, образующиеся в цепи прямо пропорциональны коэффициенту циркуляционного трения и двойной внутренней скорости. Также допустимые потери в другую сторону пропорциональны размеру диаметра внутренней трубы, который умноженный на 2 ускорения вольного падения. В предыдущем случае с гидравлической трубой, был увеличен размер трубопровода, чтобы давление внутри было минимальным. Что если попробовать изменить размерность трубы?

После исследования оказалось, что во время уменьшения промежутка возле трубопровода до значимых величин, то таким образом автоматически уменьшается сопротивление гидравлики. В завершении этих действий, циркуляционные насосы станут свободны друг от друга. Тогда получится, что два одинаковых выражения по своей составу оказываются одинаковыми. Но разница между двумя вариантами все же есть.

Во время использования гидравлической трубки, оборудование будет выполнять три основные функции. Когда человек желает применять метод первично-вторичных колец в система отопления, то для решения этого вопроса сепаратор и дешламатор оборудуют по отдельности, по собственным взглядам или необходимости.

Именно из-за этого, когда в конструкции оборудовано сразу пару циркуляционных насосов, тогда применяют метод близко находящихся тройников. При использовании данной технологии, любой из трех гидравлических насосов начнет работать свободно от своего соседа.

Варианты обвязки

Существует 4 основных и самых распространённых способов:

1. с циркуляцией естественной,
2. с принудительной,
3. коллекторная классическая,
4. на первично-вторичных кольцах.

Чтобы понять, какая разводка лучше подойдёт в конкретном случае, необходимо понять принцип каждой.
1. Обводка с естественной циркуляцией. Такой вариант является самым простым. Здесь, как видно из названия, отсутствует насос, а теплоноситель передвигается по магистрали благодаря физическим законам. Все настройки выставляются вручную, а также надо наблюдать за работой системы. Чтобы такое отопление исправно работало, необходимо учесть некоторые советы:

• труба должна быть большого внутреннего диаметра (от 32 мм),
• котёл устанавливается ниже радиаторов,
• наклон труб должен составлять не менее 5 мм по ходу теплоносителя,
• минимальное количество поворотов труб, чтобы не препятствовать естественному ходу жидкости в магистрали.

Обычно такой способ применяется в населённых пунктах с перебоями электроэнергии.
2. Принудительная циркуляция. Этот вид обвязки, является самым распространённым. Он имеет множество преимуществ. Одним из самых важных, является регулировка температуры каждой батареи. Принцип принудительной циркуляции состоит в том, что теплоноситель может протекать по магистрали с большой скоростью, благодаря насосу. Единственным недостатком такого варианта, является зависимость насоса от электроэнергии. При её отключении, перестаёт работать и насос. Однако есть 2 способа решить такую проблему:

• установка обводного трубопровода (байпас), что даст возможность системе, переключаться на естественную циркуляцию;
• устроить качественную аварийную схему, благодаря которой можно будет сбросить лишнее тепло;
• установить систему автономного питания (бесперебойник).

Таким образом, недостаток этой разводки решается недорого и быстро.
3. Коллекторная разводка. Хотя такой вариант отопления самый дорогой и сложный в плане монтажа, зато он самый эффективный, удобный и энергосберегающий. Его суть в том, что все трубы от котла проходят через специальный прибор, который называется коллектором. В этом узле находятся различные клапаны, краны, отводчики воздуха, измерительные аппараты и так далее. От коллектора идёт отдельная разводка к другим приборам. Есть ряд преимуществ, которые появляются благодаря этому способу:

• Каждый элемент отопления контролируется отдельно с коллекторного ящика, что даёт возможность отключать любой, не нарушая работы всей магистрали.
• По всей магистрали одинаковая температура.

Коллекторная разводка значительно упрощает надзор и уход за отопительной системой.
4. Обвязка на первично-вторичных кольцах. Такой способ чаще применяется в зданиях, где много потребителей. Здесь применяется больше одного циркуляционного насоса. Суть работы этой разводки заключается в следующем: к малому контуру, где находится нагретый теплоноситель, подключены насосы, которые по необходимости забирают эту воду потребителю. Есть 2 вида подключенных к котлу контуров:

• Смесительные. Здесь на температуру теплоносителя влияет то, насколько открыта заслонка.
• Прямые. В таком случае, нагрев жидкости производится от горелки.

Также существуют 2 способа подключения контуров:

• Двухходовое подключение, когда теплоноситель подаётся насосами.
• В трёхходовом подключении, каждый контур имеет отдельный кран, и соединён с бойлером, в котором подогревается теплоноситель.

Однако не следует забывать об аварийной схеме. Она необходима в тех домах, где котлы зависят от электричества. Когда свет отключается, отопление продолжит работать, благодаря аварийной схеме. Есть 4 варианта такой схемы.

• Холодная вода подаётся из водопровода.
• Насос переключается на дополнительный источник питания (например, аккумулятор). Используя такой вариант, важно не забывать следить за подзарядкой этого источника.
• Монтаж дополнительного контура с естественной циркуляцией. Этот небольшой контур отводит тепло после отключения насоса.
• Одновременное использование двух контуров. Когда прекращает работать ветка, зависимая от электроэнергии, контур с естественной циркуляцией продолжает обогревать помещение.

Выбирать подходящую схему, нужно руководствуясь типом котла, доступом электричества и средствами, выделенными на дополнительные приборы.

Принцип организации лучевой схемы

Одним из центральных элементов лучевой системы является коллекторный узел. Если вы собрались делать отопление в доме с несколькими этажами, то коллектор должен располагаться на каждом уровне.

Коллекторы во время монтажа помещают в коллекторный шкаф, где предусмотрена удобная система расположения данного элемента для последующего обслуживания или регулировки.

Лучевая схема разводки применяется для одно- и двухтрубных систем. Первый вариант предполагает, что поставка и сбор теплоносителя производится одним коллектором. Второй вариант предусматривает использование двух коллекторов для подачи и обратки

Бесспорным плюсом лучевой системы является минимальное количество соединений, что позитивно влияет на гидравлическую стабильность всей системы отопления. Центральный рабочий орган – это котел.

Чтобы обеспечить высокий КПД и безопасность, хозяину нужно учесть мощность агрегата, потребление тепловой энергии отопительными приборами и теплопотери системы. Это необходимо делать, независимо от того, на каком виде топлива работает котел.

Рост протяженности трубопровода при создании лучевой разводки чреват незначительным увеличением теплопотерь, что также нужно учесть для баланса мощностей.

В однотрубной лучевой разводке отопительных контуров подача подготовленного к нагреву приборов теплоносителя осуществляется тем же коллектором, который выполняет сбор обратки и отправку ее в котел (+)

Выбираем циркуляционный насос

Лучевая разводка трубопровода применяется в основном в горизонтальных схемах с нижней подачей теплоносителя. Она требует наличия циркуляционного насоса, стимулирующего движение нагретой воды по многочисленным ветвям.

Управляемая циркуляция теплоносителя дает возможность уменьшить разность температур на входе и на выходе с отопительного контура. В результате удается повысить эффективность обогрева, сделав систему более компактной и менее материалоемкой.

При подборе и монтаже циркуляционного насоса нужно учитывать ряд особенностей, используя которые можно добиться высокой эффективности работы всей системы

Данный агрегат подбирается по нескольким важным параметрам, включая:

• производительность, м3/час;
• высота напора, м.

Чтобы правильно подобрать циркуляционный насос под эти параметры, нужно учитывать диаметр труб, их протяженность и высоту расположения относительно уровня нахождения насосного агрегата. При составлении проекта монтажа системы отопления эти параметры просчитываются заранее.

Правила установки циркуляционного насоса

Придерживаясь ниже приведенных рекомендаций, можно доиться высокого КПД и безопасности отопления:

• циркуляционные насосы с мокрым ротором устанавливаются таким образом, чтобы вал имел горизонтально положение;
• прибор с термостатом не должен близко находиться к горячим поверхностям (радиатора или котла), чтобы не искажались показания;
• как правило, устанавливается на обратном участке трубопровода в виду более низких температур. Современные модели могут монтироваться и в подающую магистраль, выдерживая высокий температурный режим;
• контур отопления должен оснащаться механизмом стравливания воздуха. Если такового нет, то насос должен иметь воздухоотводчик;
• должен располагаться как можно ближе к расширительному бачку;
• перед установкой насоса рекомендуется промыть систему, чтобы удалить твердые включения;
• перед запуском насоса заполните систему водой;

Чтобы не стать жертвой излишней шумности, подбирайте насос в соответствии с производительностью системы отопления.

А можно ли без насоса?

Конечно, можно сэкономить и не покупать насос, воздухоотводчики для стравливания воздуха, датчики и т.д. Но лучевая система с естественной циркуляцией требует соблюдения нескольких не очень удобных условий.

Эксперты рекомендуют такой вариант в крайне редких случаях. Во-первых, понадобится монтаж труб широкого диаметра. Во-вторых, расширительный бак должен устанавливаться в самой высокой точке объекта.

Чтобы сэкономить на комплектующих, можно обойтись и без насоса, но это возможно только при соблюдении ряда условий и только для небольших построек

Данный вариант подойдет для дачи или другого скромного по площади объекта, обеспечивая достаточно тепла. Выбор между естественной циркуляцией и принудительной должен делаться еще на этапе проектирования.

Выбираем распределительный коллектор

Данный прибор еще называют распределительной гребенкой. Служит для подачи теплоносителя на каждое отопительное устройство (теплый пол, радиатор, конвектор и т.д.). Посредством коллектора также происходит отток обратки, которая затем поступает в котел или снова подмешивается в контур для регулировки температуры.

Коллектор может поддерживать от 2 до 12 контуров. Некоторые производители предлагают еще больше веток для реализации сложных проектов.

Распределительный коллектор – это основной транспортный терминал, который служит для распределения теплоносителя в нужном количестве для каждого помещения или отопительного прибора

Гребенки часто оснащаются дополнительными запорно-регулирующими и терморегулирующими элементами. Они позволяют настроить оптимальный расход теплоносителя по каждой отопительной ветке. Наличие воздухоудалителей гарантирует более эффективную и безопасную работу системы.