Система отопления с принудительной циркуляцией

Система отопления с принудительной циркуляцией движение теплоносителя происходит за счет перепада давления создаваемого насосом. Этот насос обеспечивает постоянное и бесперебойное движение теплоносителя через всю систему отопления.

При использовании циркуляционного насоса нет необходимости устанавливать трубы больших диаметров, соблюдать уклон линии подачи и обратной линии теплоносителя. Так же  возможно использование магистралей большей протяженности, чем в системе с естественной циркуляцией.

Самое главное требование к такой системе — циркуляционному насосу должна быть обеспечена бесперебойная подача электроэнергии.

Перечислим основные преимущества системы отопления с принудительной циркуляцией перед естественной:

• уменьшение испарения теплоносителя в системе за счет использования мембранного расширительного бака [рис.16] и организации с его помощью закрытой системы отопления;

Система отопления с принудительной циркуляцией 793 1094 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 16

• отопительные приборы нагреваются равномерно;
• упрощение монтажа системы, т.к. нет необходимости высчитывать диаметры труб, их высоты, длины и уклоны;
• увеличение срока эксплуатации котельного оборудования за счет меньшей разницы температуры теплоносителя в подающей и обратной линиях;
• за счет принудительной циркуляции необходимые для обогрева помещения отапливаются существенно быстрее;
• в зависимости от конструктивных особенностей системы появляется возможность регулирования нагрева по отдельным участкам или, например, полного перекрытия одного из участков системы.

Подводя итог можно сказать, что система с принудительной циркуляцией обладает существенными преимуществами перед естественной, но и требует больших затрат ресурсов в процессе эксплуатации.

Для чего нужен мембранный расширительный бак закрытого типа («экспанзомат»)? Данный расширительный бак, так же как и его более старший собрат открытого типа решают главную  задачу: поглощении избыточного объёма теплоносителя в момент разогрева и вытеснении дефицитного объёма в момент охлаждения.

Любой теплоноситель при нагреве увеличивает свой удельный объём. И с каждым новым градусом температуры объем увеличивается все больше и больше. Т.к. теплоноситель является несжимаемой жидкостью, то даже незначительный прирост объёма в замкнутом контуре системы отопления станет причиной существенного роста давления способного разрушить её элементы. Здесь и приходит на помощь экспанзомат. Конструктивно он состоит из овального бака, объем которого разделен на две камеры гибкой перегородкой. Нижней камерой бак подключается к системе отопления и заполняется из нее теплоносителем, а верхняя камера заполнена воздухом или газом с расчетным противодавлением.

Давление в холодной системе отопления идентично давлению в расширительном баке. В этот момент, большая часть бака заполнена газом. При нагреве в замкнутом контуре вода расширяется и давление в системе отопления увеличивается, прирост объёма теплоносителя попадает в бак, мембрана растягивается и уменьшает долю воздушного пространства подобно поршню (воздух сжимается). В это время давление в расширительном баке увеличивается. При достижении температуры теплоносителя максимального значения, давление в системе отопления и в расширительном баке поднимается до максимального допустимого значения. С понижением температуры теплоносителя его объём в системе уменьшается, а давление снижается и ранее принятый объем теплоносителя выталкивается из бака сжатым воздухом (или газом).

Следует отметить, что эффективная работа расширительного бака в системе отопления может быть обеспечена лишь при правильном его расчете и квалифицированной настройке.

Варианты системы водяного отопления с принудительной циркуляцией:

·         Вертикальные однотрубные системы водяного отопления (с замыкающими участками и проточная); [рис.17]

Система отопления с принудительной циркуляцией 560 256 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 17

·         Вертикальные двухтрубные системы водяного отопления (с верхней и нижней разводкой); [рис.18]

Система отопления с принудительной циркуляцией 560 242 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией рис. 18

·         Горизонтальные однотрубные системы водяного отопления; [рис.19]

Система отопления с принудительной циркуляцией 525 390 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 19

·         Горизонтальные двухтрубные системы водяного отопления; [рис.20]

 

Система отопления с принудительной циркуляцией 700 200 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 20

·         Коллекторные системы отопления (одно- и двухтрубные); [рис.21]

рис. 21

Развитие строительных технологий и переход на свободные планировки помещений заставило инженеров–теплотехников искать новые системы разводки труб отопления по помещениям. Традиционная вертикальная разводка с множеством стояков портила внешний вид помещений и создавала проблемы при их отделке. Особенно в помещениях с большими площадями свободной планировки смонтировать такую систему невозможно было в принципе. Решением проблемы стало применение горизонтальной системы отопления с установкой коллекторных групп.

Хочется более подробно остановиться на тех из них, которые наиболее часто и успешно применяются в системах отопления загородных домов и зданиях другого назначниея.

 

 

Горизонтальные двухтрубные системы с принудительной циркуляцией

 

Отличительной чертой горизонтальных систем водяного отопления по сравнению с системами с вертикальной разводкой является полное, либо частичное, отсутствие вертикальных стояков.

Для таких систем в большинстве случаев используются металлопластиковые или полипропиленовые трубы, позволяющие прокладывать скрыто трубопроводы в конструкциях или полах.

В горизонтальной системе устонавливается циркуляционный насос для принудительной циркуляции теплоносителя. Это необходимо для того, чтобы избавляться от воздушных пробок в системе (воздух отводится с помощью автоматических воздухоотводчиков), не использовать трубы больших диаметров, не учитывать наклон трубопроводов.
Примерная схема отопления двухэтажного дома представлена на [рис.22].

Система отопления с принудительной циркуляцией 700 650 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 22

Данная система относятся к тройниковым системам соединения трубопроводов. На сегодняшний день кроме тройниковой применяются и коллекторные схемы, отличающиеся большей управляемостью систем отопления.

 

 

Коллекторные двухтрубные системы с принудительной циркуляцией

 

Все больше и больше в последнее время в виде системы отопления загородного дома выбирается коллекторная поэтажная разводка. При этом реализуются преимущества металлопластиковых или полипропиленовых трубопроводов, которые могут быть скрываются в конструкции пола, а коллекторы (подающий и обратный) помещают в шкафчик, как это показано на [рис.23]. От коллекторов к каждому радиатору подводят трубы. Для такой системы необходима принудительная циркуляция в системе, что достигается установкой одного или нескольких циркуляционных насосов. Это позволяет уменьшить разность температур теплоносителя на входе и выходе сети системы и тем самым повысить эффективность и увеличить возможности в регулировке  нагрева, а также избежать лишнего расхода материалов, упростить систему, сделать ее более компактной. Каждый отвод коллектора может быть снабжен своей запорной арматурой — шаровыми кранами, что позволяет в некоторых схемах отключить от циркуляции любой радиатор системы, никоим образом не влияя на работу других приборов отопления. Единственным недостатком данной системы является большая протяженность труб.

Система отопления с принудительной циркуляцией 700 330 Система отопления с принудительной циркуляцией Система отопления с принудительной циркуляцией
рис. 23

Так же коллекторная система применяется при создании отопления с помощью водяного теплого пола. В классическом виде данная система представляет собой слой бетона со встроенными в него змеевиками нагревательных труб. Этот бетонный пласт должен быть хорошо изолирован от теплопотерь вниз и в стороны. В помещении, отапливаемом традиционными системами (например, радиаторами), основной вид передачи тепла - конвекция. Конвективные потоки циркулируют внутри помещения следующим образом: теплый воздух от радиатора поднимается вверх к потолку, остывая, воздух опускается вниз к полу, холодный воздух с пола затягивается в радиатор, нагретый в радиаторе воздух снова поднимается к потолку и так далее. Поэтому температура воздуха у потолка выше, чем на уровне пола. В отличие от радиаторов, теплый пол не создает конвекции. Он прогревает воздух в помещении всей поверхностью пола. В районе пола воздух теплее, чем у потолка. Это наиболее благоприятное распределение температуры воздуха внутри помещения: 22°С на уровне ног и 18°С на уровне головы. Низкая температура теплоносителя - еще одно отличие системы напольного отопления от традиционных радиаторных систем. Чаще всего система водяного теплого выполняется как дополнительная, но в хорошо утепленном доме с качественным остеклением, теплый пол часто способен полностью покрыть теплопотери помещений. [рис.24] Но на лестницах, в тамбурах и других местах, где невозможна его установка или его мощности недостаточно, применение радиаторов неизбежно.

При использовании тупиковой системы, каждый последующий радиатор находится дальше от котла или стояка. Циркуляционные контуры в такой системе не равны, настраивается такая система долго, и легко может быть разбалансирована.

В системе с попутным движением теплоносителя, циркуляционные контуры равны, радиаторы прогреваются равномерно, разбалансировать такую систему, при правильной эксплуатации, достаточно сложно. Единственным существенным недостатком такой системы является чуть больший расход труб по сравнению с тупиковой.