Система отопления с принудительной циркуляцией

Рассмотрена система отопления с принудительной циркуляцией, ее особенности, характеристики, преимущества и недостатки. Даны рекомендации по выбору циркуляционного насоса, а также перечислены правила эксплуатации этого оборудования.

Существует два вида отопительных систем: с принудительной циркуляцией и с естественной. Во втором случае теплоноситель по трубопроводу циркулирует без помощи какого-либо оборудования, в частности циркуляционного насоса, в то время как система отопления с принудительной циркуляцией требует его установки. С помощью насоса функциональные возможности системы расширяются, особенно в плане регулировки температуры. Если изменять скорость работы насоса, то будет меняться температура в помещении. (См. также: Отопление с естественной циркуляцией)

Принудительная циркуляция в системе отопления

Применение циркуляционного насоса имеет массу преимуществ. Во-первых, можно не сооружать сложную и неудобную верхнюю разводку трубопровода. Во-вторых, появляется возможность применения коллекторной разводки, с помощью которой нагрев отопительных приборов (радиаторов) будет происходить равномерно. Ну, и, в-третьих, если в систему планируется ставить насос, то протяженность трубопровода можно увеличить.

Весьма популярно сегодня отопление с принудительной циркуляцией по системе с лучевой (коллекторной) разводкой. Принцип работы такой системы заключается в том, что каждый этаж здания имеет коллектор. От него к радиаторам идут трубы (по паре на каждый). Одна труба прямая, вторая – обратная. Коллектор получает тепло по магистральному трубопроводу от котельной. На трубопроводе устанавливается циркуляционный насос, а перед ним – расширительный бак.

Важно! Насос должен устанавливаться так, чтобы он забирал теплоноситель у бачка, а не закачивал его туда. Ось ротора насоса должна располагаться горизонтально, так как именно это положение гарантирует эффективную и бесшумную работу с наименьшим трением. (См. также: Циркулярный насос для отопления)

Если насос поставить правильно, то срок его службы будет большим.

Правила эксплуатации циркуляционного насоса

Оптимальным вариантом установки насоса считается его расположение на обратной магистрали. Таким образом, насос будет подавать охлажденную жидкость в котел, а не слишком горячую, идущую от котла. Сюда же (к обратной магистрали) присоединяется расширительный бачок. Если говорить о системе с естественным передвижением жидкости, то там бачок ставится на главном стояке.

Конструкция циркуляционного насоса

Водяное отопление с принудительной циркуляцией довольно простое в эксплуатации и в обслуживании. Кроме того, такая система обладает массой преимуществ, одной из которых является то, что для этого типа отопления можно использовать трубы малого диаметра, но большей протяженности. Так как разница температуры между нагретой жидкостью и охлажденной небольшая, то внутри отопительного котла не будет резких перепадов температур, что значительно увеличит срок его службы. Ну и последним из преимуществ данной системы можно назвать возможность регулировки мощности, а это позволяет поддерживать нужную температуру в помещениях.

Схема системы с принудительной циркуляцией

Магистраль, подающая теплоноситель;

Обратка (обратная линия);

Водяное отопление

Система с принудительной циркуляцией водяного типа является закрытой. Работающий под давлением насос, прокачивает воду по трубопроводу. Потом она попадает опять в бойлер и сохраняет остаточное тепло, поэтому необходимости в сильном нагреве воды нет. Помещение получает тепло от батарей, которые могут быть выполнены из чугуна, стали, алюминия или быть биметаллическими. (См. также: Водяные насосы для отопления)

Коллектор для системы отопления

Много систем используют свободные стоящие теплообменники. Принцип обогрева помещения следующий: холодный воздух из комнаты заходит снизу радиатора и проходит сквозь его ребра, нагреваясь при этом. Сверху он выходит уже горячий.

Если система отопления с принудительной циркуляцией имеет в своем составе старые чугунные радиаторы, то их нужно заменить на более современные секционные настенные или свободно стоящие аналоги. Новые радиаторы имеют больше преимуществ: занимают меньше места, выглядят лучше и обладают высокой теплоотдачей. Но прежде чем остановить свой выбор на каком-то типе радиаторов, нужно удостовериться, что ваш отопительный агрегат обеспечит достаточный объем воды.

В некоторых системах установлен термостат, с помощью которого происходит зажигание горелки бойлера и выполняется управление двигателем насоса. Когда температура стает ниже, чем надо, горелка включается. А если вода перегревается – выключается. (См. также: Твердотопливные котлы)

Как регулируется система водяного отопления

Система отопления может регулироваться с помощью нескольких параметров. Но прежде чем начать эксплуатировать систему, нужно прочесть руководства по эксплуатации. Первым делом пригласите техника для того чтобы он отрегулировал цикл пуск – остановка (они должны быть короткими, но частыми). В таком случае отопительной системе проще поддерживать нужную температуру в помещении даже при резком перепаде температуры снаружи здания.

Совет! Если на улице очень холодно, повысьте давление в системе (так к радиаторам отопления будет поступать больше тепла).

Помните, что большое количество различных колен и поворотов трубопровода под маленьким углом значительно снизит эффективность работы системы. Лучше заменить такие колена на те, у которых углы поворота больше. Так гидравлическое сопротивление будет меньше. Для еще меньшего снижения теплопотерь стоит утеплить сами трубы, которые проходят не по жилым помещениям (например, подвал). В хозяйственных магазинах уже давно этим пользуются. (См. также: Теплый дом)

Однотрубная система отопления с принужденной циркуляцией

Схема отопления с принудительной циркуляцией по однотрубной системе так же имеет в своем составе циркуляционный насос. Эта схема применима в современных зданиях для оптимального отопления при минимальных затратах. Преимуществом этой схемы считается повышенный комфорт и энергосбережение, также нужны трубы маленького диаметра. Слабым местом является необходимость электрической энергии.

Однотрубная система с насосом

Выбор циркуляционного насоса

Выбирая циркуляционный насос, следует учитывать следующие параметры:

условия эксплуатации оборудования. Сюда входит температура теплоносителя, его тип, а так же диаметр и протяженность трубопровода;

требуемую производительность насоса (рассчитывается из условий максимальной загруженности);

нужный напор (гидравлические потери, которые возникают в трубопроводе при работе насоса).

Важно! Подбор параметров насоса происходит с помощью специальных программ, в которых суммируются все сопротивления частей в паскалях и переводятся в метры. Также учитывается производительность, необходимая на каждый отдельный контур.

Система отопления с принудительной циркуляцией: преимущества, недостатки, виды. Принципы расчета и компенсации системы

Несмотря на повышенную надежность систем с естественной циркуляцией, в регионах с более-менее стабильным электропитанием они стремительно сдают позиции отоплению с принудительной циркуляцией. Все дело в том, что установка насоса одним махом решает важные проблемы:

• Нет необходимости использовать трубы большого сечения: насос успешно «продавит» теплоноситель.
• В небольших по диаметру трубах содержится небольшое количество теплоносителя. Чем меньше его, тем быстрее его можно нагреть, что снижает инерционность системы. Это значит, что поддерживать температуру можно более точно и тратить при этом меньше энергии, а значит, и отопление будет дешевле.
• Изменяя мощность работы насоса можно изменять количество отдаваемого тепла, что позволяет автоматизировать отопление. Современные водогрейные котлы, которые ставят в системы с принудительной циркуляцией, имеют встроенные насосы. Их работой управляет ими автоматика и вмешательство человека минимальное (например, настенные газовые котлы).
• Можно смонтировать систему с нижней раздачей, и не нужны уклоны. Главное, чтобы трубопровод был без участков с обратным уклоном (нижняя подача проще монтируется и ее проще спрятать в стены/пол – подводки к радиаторам значительно меньше).

Система автономного отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией (насос встроенный в котле)

Длина системы может быть значительной.

Может параллельно использоваться водяной теплый пол.

Устанавливать расширительный бачок можно в любом месте системы.

Достаточно длинный список преимуществ. Недостатков существенных всего два:

• нет электричества – нет отопления;
• во время работы насос потребляет электроэнергию и его слышно.

Если говорить о зависимости системы от наличия электроэнергии, то снизить ее можно. Нужно установить источник бесперебойного питания с несколькими параллельно подключенными к нему аккумуляторами. Такая схема дает несколько часов работы системы (зависит от энергопотребления котла и насоса, а также от параметров ИБП и аккумуляторов). Большее время обеспечит дизель.

Что касается шума, который издает насос при работе. В большинстве колов ставят практически бесшумные агрегаты. Например, в газовых котлах горелка издает намного больше шума, чем насос. А электроэнергии он потребляет меньше настольной лампочки: 60-120Вт/час – в зависимости от мощности агрегата.

Типы систем с принудительной циркуляцией

Система может быть любая: однотрубная или двухтрубная, с горизонтальной или вертикальной разводкой, верхней или нижней подачей. Особенность систем с принудительной циркуляцией — насос устанавливается на входе/выходе котла до первого разветвления. Раньше ставили его обязательно на обратке – там температура теплоносителя ниже. А так как уплотнители были резиновыми, то при щадящих температурах служили они дольше. Сегодня такой необходимости нет – материалы уплотнительных колец переносят без последствий температуры до 110 о С.

Двухтрубная горизонтальная система с принудительной циркуляцией

В принципе любую систему с естественной циркуляцией можно превратить в систему с принудительной: врезаете насос (соблюдая направление движения теплоносителя) и получаете работоспособное отопление.

Однотрубная система с принудительной циркуляцией

Чаще всего в системах с насосом используется нижняя разводка. Исключение – системы, спроектированные как самотечные на случай отсутствия электричества. В подавляющем большинстве они имеют верхнюю разводку, так как только при достаточном перепаде высот гравитационной циркуляции будет достаточно для отопления.

Однотрубная система с насосом. Верхняя подача

Как выбрать насос для отопления

Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.

При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.

Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы

Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.

Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса. Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:

• для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2 , при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
• многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .

Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:

Q/c*Dt,

c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);

Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.

Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.

В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:

• с системах, обогревающих площадь до 250м 2 , используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
• на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
• в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.

Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:

Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.

Как планировать систему с принудительной циркуляцией

Для начала нужно определиться с мощностью котла. Сделать это можно снова-таки по усредненным номам: на 10м 2 площади берут 1Квт мощности котла. Если потолки выше 2,5м, требуется ввести увеличивающий коэффициент 1,2. Увеличить мощность нужно и при расположении в северных регионах. Эти нормы – для средней полосы России. Если дом расположен севернее – добавьте еще 30-50%. Также требуется запас в том случае, если дом плохо утеплен, ведь необходимо восполнять потери тепла, которые уходят через стены/пол/потолок. Так что и в этом случае нужно брать более мощное оборудование.

Определиться нужно также с типом подготовки воды для бытовых нужд. Если греть ее будет котел, на это также следует увеличить мощность котла – добавить 30-50% к рассчитанной мощности котла. Подробно о том, как определить мощность котла для отопления читайте тут.

При расчете системы отопления дома нужно определиться с мощность. котла

Затем приступаем к расчету количества радиаторов: как минимум по одному под каждое окно, плюс один радиатор в ванную/туалет. В северных регионах для сохранения тепла неплохо себя показали радиаторы, установленные в коридоре/тамбуре, которые срабатывают как тепловые завесы.

При расчете количества радиаторов исходят из правила: под каждое окно — один радиатор

После того как определились с количеством радиаторов, нужно рассчитать количество секций в каждом. В общем случае считают исходя из площади помещения: есть нормы. Зная площадь помещения, делите его на норму и получаете количество секций. Но это – снова-таки усредненный подход. Тут нужно учитывать также тип разводки и место расположения радиатора в отопительном контуре. Например, однотрубная разводка. Она характеризуется тем, что радиаторы, расположенные ближе к котлу, получают более горячий теплоноситель и нагреваются до более высоких температур. Чем дальше расположен радиатор, тем более холодный теплоноситель его омывает. Потому для компенсации и выравнивания положения в дальних радиаторах увеличивают количество секций или устанавливают их большей площади (высоты и мощности).

Аналогично поступают при двухтрубной разводке, хотя там разница не столь явная: на вход каждого радиатора подается теплоноситель с одинаковой температурой, просто у тех, которые расположены ближе к котлу интенсивность потока через радиатор выше, чем у дальних. Чтобы выровнять потоки на каждом радиаторе ставят термостатические клапана.

Для регулировки теплоотдачи радиатора и компенсации системы устанавливают термостатические клапана

Но в двухтрубной схеме отопления есть вариант с петлей «Тихельмана». Такая схема отопления является изначально скомпенсированной (если радиаторы установлены одинаковые). Но она требует большего количества труб даже по сравнению с обычной двухтрубкой.

Схема системы с принудительной циркуляцией. Дом двухэтажный. Система двухтрубная с нижней подачей, тупиковая схема движения теплоносителя

С количеством, составом радиаторов, типом разводки определились. Нужно определиться с типом и диаметрами труб и типом системы. Какие бывают трубы для отопления и особенности их использования описаны тут.

Система с принудительной циркуляцией может быть открытого или закрытого типа. Разница в типе используемого расширительного бачка. Если он открытый, то и система – открытая. Если мембранного типа – система закрытая. Объем бачка считается исходя из объема системы: на 10 литров теплоносителя берут 1 литр объема бачка. При планировании отопления с принудительной циркуляцией своими руками, старайтесь разместить расширительный бачок рядом с циркуляционным насосом. Не менее важно во время монтажа системы не допустить попадания воздуха в корпус насоса, а также удалить все воздушные пробки из системы до ее пуска. Для того в высшей точке системы ставят автоматический спускной клапан, а на каждом радиаторе устанавливают краны «Маевского».

Для стравливания воздуха из системы устанавливают на радиаторы кран «Маевского»

При самостоятельном монтаже системы, после того, как собраны радиаторы и подключены трубы, все систему нужно промыть. И только потом подключать насос и котел. В системах с твердотопливными котлами необходима группа безопасности, в которую входит манометр, клапан вывода воздуха и подрывной клапан, который выставлен на рабочее давление в системе и при его превышении срабатывает автоматически.

На входе в котел линии для подпитки необходимо установить фильтр для защиты контура и оборудования от попадания абразивных или загрязняющих частиц.

Подбор насоса и расширительного бачка неактуален, если планируется поставить настенный газовый котел. Большая часть моделей имеет встроенный расширительный бак и насос. Тогда все что остается – ориентироваться по объему системы, с которым может работать данная модификация. Исходя из этого, подбирать диаметры труб и площадь/мощность батарей.