Первичное кольцо в системе отопления схема
Обновлено: 14.05.2024
Отопление очень просто! Часть 2.
Идея, время которой пришло. (Преимущества применения первично/вторичных систем отопления)
В первой части "Отопление-это очень просто" мы постарались максимально просто изложить основные сведения и практические подходы, необходимые для построения несложных систем отопления. Однако, "за кадром" остались важные тонкие детали правильного обустройства котельной (или "топочной"), вопросы расчета и подбора циркуляционных насосов , согласованной работы котлов и разноплановых потребителей тепла (контуров отопления и теплых полов, бойлера горячей воды, подогрева бассейна и т.д.).
Мы надеемся, что все, здесь изложенное поможет Вам легко решить эти вопросы, даст ясное общее представление, не усложняя , а упрощая.
Поэтому, возможно, информация будет полезна архитекторам, частным застройщикам, строительным инженерам, монтажникам систем отопления, то есть всем тем, кто планирует или принимает участие в строительстве "умного" и экономного дома.
Концепция первично/вторичной насосной отопительной системы родилась в США сразу после второй Мировой войны. Она, а также идея применения гидронных котлов с теплообменником из ребристых медных труб были порождены необходимостью практического решения задач проектирования отопительных систем. На протяжении многих лет использования такие системы доказали свои неоспоримые преимущества.
В основе первично/вторичной концепции – идея транспортного кольца, по которому автомобили могут двигаться только в одном направлении, иногда сворачивая на боковую (вторичную) дорогу. Движение по вторичной дороге двухстороннее, т.е. автомобили и сворачивают на нее с кольца, и вновь заезжают на кольцо (первичное).
Точно так же организованы первично/вторичные гидравлические тепловые схемы. Под действием кольцевого насоса вода (теплоноситель) циркулирует по первичному кольцу постоянно, а при включении насосов вторичных контуров затекает в эти контуры из кольца, и затем вновь возвращается в первичное кольцо.
Так же, как дорожное кольцо осуществляет функцию транспортной развязки, первичное кольцо в первично/вторичной схеме играет роль гидравлической развязки системы отопления.
На вторичных кольцах располагаются потребители тепла (радиаторы, напольное отопление, горячее водоснабжение, подогрев бассейна и т.д.) и генераторы тепла (котлы, теплообменники, солнечные батареи и др.).
Кольцевая концепция делает систему более оперативной, менее инерционной, быстро откликающейся на запрос тепла, приходящий от любого потребителя (зоны). Поэтому применение малоинерционных гидронных котлов еще более улучшает скоростные характеристики системы в целом.
Применение этих двух концепций одновременно дает возможность специалистам предлагать своим заказчикам надежное и современное решение их задач.
Применение первично/вторичной системы позволит:
Достичь максимального соответствия произведенного тепла и теплопотерь здания для повышения комфорта в помещениях
Повысить эффективность работы системы отопления
Избежать прохождения воды через неработающие котлы (то есть повысить экономичность работы системы в целом)
Быстро и просто выполнять работы по ремонту элементов системы
Сегодня, как никогда, котлы и технологии первично/вторичной системы помогут достичь специалистам по отопительным системам высокой конкурентоспособности. Используя простые рекомендации Вы получите возможность контролировать уровень комфорта в помещениях, значительно повысив при этом эффективность работы отопительной системы.
Направленное движение теплоносителя в первичном кольце дает несколько сильных преимуществ в управлении теплом и, скорее всего, Вы будете использовать эту систему и с другими типами котлов.
Кроме того, Вы сможете собрать такую систему из стандартных, легко монтируемых компонентов. Вы найдете первично/вторичную систему гораздо более простой в монтаже и наладке, чем любые системы, с которыми Вы знакомы.
Старая проблема решена. (История возникновения идеи первично/вторичной системы)
В то время, когда принудительная циркуляция еще не применялась в отоплении, специалисты по отопительным системам стояли перед проблемой:
Каким образом заставить поток воды двигаться в нужном направлении, если основной движущей силой являются свойства горячей воды?
В те годы применялись системы только с естественной циркуляцией. Горячая вода поднимается вверх, благодаря тому, что становится легче холодной. В случае, когда потоку "окажется легче" устремиться в ближайший стояк, практически невозможно заставить его двигаться через радиатор.
Для того, чтобы оставаться конкурентоспособными, подрядчики, проектировавшие и монтировавшие водяное отопление, предпочитали устраивать однотрубные системы, так же, как их конкуренты - подрядчики по паровым системам. Но что может заставить воду двигаться через радиатор, если схема его присоединения к стояку следующая:
Такие тройники производились несколькими компаниями. Дальше на рисунке показан тройник с запрессованным внутрь конусом. При сужении потока в конусе теряется часть напора воды в стояке. В результате радиатор оказывается под действием перепада давлений и через него возникает циркуляция воды. Установив один такой тройник, подрядчик получал определенный поток воды через радиатор, применив два - получал больший поток.
Понятно, что без таких специальных тройников, подрядчик испытывал все ту же проблему: Вода не идет через радиатор!
Вода всегда движется по пути наименьшего сопротивления. Поэтому долгое время большинство подрядчиков применяли эти специальные тройники. А затем, совершенно случайно, пришло открытие. В начале 50-х годов один подрядчик смонтировал отопительную систему с всасывающими тройниками в одном из офисов в Нью-Йорке. К сожалению, трубы, подводящие воду от стояков к радиаторам оказались слишком длинными, и, к его разочарованию, он обнаружил, что циркуляция воды через радиатор незначительна, даже при том, что он установил два всасывающих тройника - на подающей и обратной трубе. Причина была в том, что падение давления в подводке (из-за большой длины труб) было больше, чем гидравлическое сопротивление по стояку (даже при двух тройниках!).
Подрядчик, работая совместно с проектировщиком и изготовителем всасывающих тройников, решил провести эксперимент. Он установил на подводке к радиаторам маленькие циркуляционные насосы. Затем он запустил эти насосы одновременно с основным насосом системы. К его радости, радиаторы грелись очень хорошо!
От этого открытия оставался лишь один короткий шаг к тому, чтобы понять, что если "первичный" насос (основной насос системы) работает постоянно, то можно, периодически включая и выключая "вторичные" насосы, каждый радиатор сделать независимой зоной отопления.
Основной принцип
Независимость колец в системе
В основе первично/вторичной системы нет никаких инженерных сложностей. Вы сможете легко применить такую систему в Вашей следующей работе, ощутив при этом, как повышается Ваша конкурентоспособность, как подрядчика.
Начнем с рассмотрения этого простого трубопроводного (первичного) кольца.
Ничего сложного.
Это лишь однокольцевая система с циркуляционным насосом. Очевидно, если включить насос, вся вода, выходящая из котла, пойдет по этому кольцу. Вода будет циркулировать, потому что у нее нет выбора. Циркуляционный насос создает разницу давлений, и вода движется. Она движется и движется по кругу, как чертово колесо. И так же, как в чертовом колесе, не происходит никакого подъема. В закрытой системе, как эта, вес воды, поднимающейся вверх, уравновешивается весом воды, движущейся вниз. Здесь нет никакого подъема воды на высоту, только циркуляция. Циркуляционный насос работает только на преодоление сопротивления трубы и котла.
Представим, что мы присоединили второе (вторичное) кольцо к основному. При этом мы не будем устанавливать всасывающие тройники, о которых говорили выше, а установим обычные тройники и вентиль на участке трубы между тройниками.
Будет ли вода циркулировать по второму кольцу?
Это зависит от того, открыт ли вентиль полностью, закрыт ли он, или находится в промежуточном положении. Вентиль играет роль ворот (или семафора), которые направляют воду в ту или иную сторону. Вентиль создает разницу между сопротивлением вторичного кольца и сопротивлением участка трубы между тройниками. Увеличивая или уменьшая величину сопротивления при помощи вентиля, мы определяем величину потока воды по второму кольцу. Можно получить тот же эффект применением всасывающих тройников. Они, собственно и представляют собой такой же вентиль, имеющий только одно, фиксированное положение.
Эффекта всасывающего тройника можно достичь применением трубы меньшего диаметра на участке между тройниками, потому что при одном и том же расходе воды труба меньшего диаметра имеет большее гидравлическое сопротивление, чем труба большего диаметра.
Итак, все, о чем мы говорим, связано с падением давления. Но ни один из этих методов не позволяет нам простым способом начать, прекратить или изменить объем циркуляции воды через второе кольцо.
Давайте попробуем что-либо еще.
Уберем вентиль на участке трубы между тройниками, а во вторичном кольце смонтируем циркуляционный насос (вторичный насос).
Теперь у нас есть кое-что, с чем можно поработать! Первичный насос будет у нас работать постоянно. Когда вторичный насос отключен, циркуляции воды через вторичное кольцо не будет, т.к. сопротивление (падение давления) вдоль вторичного кольца больше, чем падение давления (сопротивление) на участке трубы между двумя тройниками.
Но когда мы включим вторичный насос, по второму кольцу пойдет столько воды, сколько нам нужно, обеспечивая циркуляцию, т.к. работа вторичного насоса изменяет соотношение падений давления во вторичном кольце.
В первично/вторичной системе вторичный насос всасывает воду из подающего трубопровода так, как если бы трубопровод был котлом. В этом смысле подающий трубопровод становится как бы продолжением котла, из которого можно отбирать тепло, когда и куда это необходимо
Теплопотери по подающему трубопроводу первичного кольца минимальны, потому что он не проходит через зоны теплообмена. Через эти зоны проходят только вторичные кольца. Как первичное, так и вторичные кольца работают совершенно независимо друг от друга.
Общий участок трубопровода
Что происходит на участке трубопровода между тройниками
Этот участок является общим для обоих колец и очень важным. Давайте рассмотрим его. Почему? Потому что мы хотим, чтобы первичный и вторичный насосы хорошо взаимодействовали друг с другом.Это важно, потому что в традиционных (без применения первично/вторичных колец) коллекторных системах с двумя параллельно работающими насосами, когда один насос более мощный, чем другой, иногда возникают проблемы. Поток, создаваемый менее мощным насосом, иногда не может "войти" в участок общего трубопровода, по которому циркулирует поток, создаваемый более мощным насосом, из-за разницы давлений, которые развивают эти насосы. Вот пример этого:
Два насоса, развивающих один больший, другой - меньший напор, имеют общий участок трубопровода в направлении движения потока между точками А и В (через котел). Допустим, насос с большим напором работает, а с меньшим - отключен. Высоконапорный насос создает большое давление в точке А, но когда поток достигает точки В,давление становится меньше, потому что часть давления, создаваемого насосом, срабатывается за счет гидравлического сопротивления трубопровода (и котла). Поток "хочет" двигаться в обход, через трубопровод насоса меньшего напора, т.к. вода всегда течет в направлении наименьшего сопротивления, но в данном случае поток так двигаться не сможет из-за установленного обратного клапана.
Теперь включим низконапорный насос. Он также развивает определенное давление, но этого давления может оказаться недостаточно, чтобы открыть обратный клапан. Он не в силах этого сделать лишь потому, что разница давлений в точках А и В слишком велика. Результат – отсутствие циркуляции в цепи низконапорного насоса.
Теперь посмотрите, чем отличаются трубопроводы в первично/вторичной системе. Давление, развиваемое высоконапорным (первичным) насосом в точках А и В почти одинаково, т.к. тройники расположены очень близко друг от друга. Нам необходимо обеспечить, чтобы максимальная длина этого участка была не больше 4-х диаметров трубы (4d). Обычно, для труб диаметром от 1.5 до 3 дюймов это расстояние не превышает предел, соответственно, от 6 до 12 дюймов (150-300 мм). Это нужно для того, чтобы сопротивление участка между точками А и В было чрезвычайно мало.
Высоконапорный насос не будет создавать циркуляцию воды во вторичном кольце, потому что подающий трубопровод (общий участок между тройниками) является путем с наименьшим гидравлическим сопротивлением. Когда мы включим низконапорный насос, он будет отбирать воду из первичного кольца в точке А, обеспечивать ее циркуляцию по вторичному кольцу и возвращать в первичное кольцо в точке В. Это произойдет потому что давление в точках А и В практически одно и то же.
Другими словами, первичный насос не сможет "заглушить" вторичный. Оба насоса работают как две независимые системы
Наконец, мы обеспечили их правильное взаимодействие
Расход воды через общий участок
Интересно посмотреть, что происходит в общем участке трубопровода. В зависимости от соотношения мощностей первичного и вторичного насосов и, соответственно, величины расходов воды, создаваемых первичным и вторичным насосами, мы можем заставить поток двигаться вперед, назад, или не двигаться вообще.Вот как это выглядит на рисунках:
Допустим, мы подобрали как первичный, так и вторичный насосы производительностью 10литров/мин. Когда вторичный насос не работает, расход, развиваемый первичным насосом, т.е. 10литров/мин, будет циркулировать между точками А и В. Во вторичном кольце никакой циркуляции не будет.
При включении вторичного насоса весь расход воды будет отбираться в точке А из первичного кольца во вторичное. Расход воды через общий участок трубопровода будет нулевым. Это происходит вследствие простого принципа: Вся вода, входящая в тройник, должна из него выйти. В данном случае у воды есть два пути выхода из тройника. И каким путем она пойдет, полностью зависит от вторичного насоса.
Давайте теперь немного изменим условия.
Вот пример небольшой системы. Допустим, производительность первичного насоса 20литров/мин, а вторичного насоса - 10литров/мин. Когда вторичный насос не работает, весь поток в 20литров/мин от первичного насоса будет проходить через общий участок трубопровода.
Теперь включим вторичный насос. Он будет отбирать 10литров/мин через тройник в точке А. Остальные 10литров/мин пройдут через общий участок, а в точке В к ним вновь присоединятся те самые 10литров/мин, которые прошли по вторичному кольцу.
Правило "Все, что входит в тройник, должно выйти из него" действует. Только теперь мы "расщепили" имеющийся поток на два направления. У нас имеется расход воды через общий участок трубопровода, но он составляет лишь половину потока, который был при выключенном вторичном насосе. (То, что происходит в этом случае очень похоже на то, что происходит в системе со всасывающими тройниками).
Но это еще не все, потому что в первичных/вторичных системах есть еще один путь, по которому вода может двигаться вдоль участка общего трубопровода. Допустим, мы поменяем местами насосы, которые мы только что применяли. Установим насос производительностью 10литров/мин на первичном, а насос производительностью 20литров/мин на вторичном кольце. Вот так:
Теперь смотрите внимательно. Когда вторичный насос не работает, поток воды в 10литров/мин будет проходить через общий участок трубопровода, потому что мы подобрали первичный насос такой производительности. При включении вторичного насоса, он станет отбирать через тройник в точке А 20литров/мин. Но как он сможет это сделать? Ведь в этот тройник поступает лишь 10литров/мин
Теперь опять время вспомнить тот простой принцип: "Все, что входит в тройник, должно выйти из него". Но здесь можно его перефразировать: "Все, что выходит из тройника, должно войти в него".
Если мы отбираем 20литров/мин через тройник, значит, те же 20литров/мин должны в него поступить с двух других сторон. Т.к. первичный насос обеспечивает лишь 10литров/мин, вторичный насос должен забрать недостающие 10литров/мин с противоположной стороны тройника. Другими словами, забрать их из своего собственного циркуляционного расхода. В этом случае, когда оба насоса работают, вода будет двигаться вдоль общего участка трубопровода в обратном направлении.
Только подумайте об имеющихся возможностях! Можно к подаваемой воде подмешивать обратную воду и создать двухтемпературную систему (без применения трехходовых кранов), если Вам это требуется. Первично/вторичная система предоставляет Вам массу возможностей, если, конечно, у Вас есть желание работать головой и руками.
Подумайте, например, чего можно достичь, применяя эту технику к котельным системам.
Основные составляющие отопительной системы
Гидронные котлы
Эви Льюис Миллер, калифорнийский инженер и изобретатель, выдвинул идею о создании высокоскоростных, малообъемных котлов с теплообменником из прямых медных ребристых труб в 1946 году. Он был уверен, что применение этой идеи устранит процессы образования накипи и электролитической коррозии, которые значительно снижают сроки эксплуатации котлов с чугунными секционными и стальными трубчатыми теплообменниками, когда они применяются в системах нагрева воды.
В те послевоенные годы индустрия оборудования для бассейнов в Южной Калифорнии находилась в зачаточном состоянии, и котлы Эви Миллера оказались прекрасно подходящими для использования в качестве нагревателей воды для бассейнов. Его котлы, в большинстве случаев, устанавливались под открытым небом, будучи подверженными всевозможным воздействиям. Они работали на сильно хлорированной воде с высоким содержанием кислорода. Они работали в условиях, которые были несоизмеримо хуже тех, в которых работает любой водогрейный отопительный котел. И они работали в течение многих лет.
Учитывая экстремальные условия их эксплуатации с хлорированной, насыщенной кислородом водой бассейнов, казалось естественным применить эти котлы в системах водяного отопления по мере того, как они постоянно совершенствовались на протяжении 50-х годов.
Чтобы объяснить, что мы имеем ввиду, рассмотрим отопление как систему, состоящую из трех основных частей:
КОТЕЛ, который мы считаем "Генератором Тепла", потому что он вводит тепло в первичное кольцо по мере необходимости;
ПЕРВИЧНОЕ КОЛЬЦО, которое мы называем "Системой Транспорта Тепла", т.к. оно доставляет тепло от "Генератора Тепла" людям, находящимся в доме, и, наконец,
ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, или "Распределители Тепла", потому что они распределяют тепло туда и тогда, где и когда оно требуется.
Рассмотрим каждую из этих частей.
Котел - генератор тепла
Два маленьких лучше одного большого
Вы должны подбирать котел по мощности, рассчитывая на самые худшие условия. При сильном ветре и отрицательных температурах наружного воздуха котел должен производить достаточное количество тепла для того, чтобы Ваш заказчик чувствовал себя комфортно. Если Вы правильно подобрали котел, то он должен работать постоянно в самый холодный (расчетный) день года. Вот для чего нужен расчет теплопотерь.А теперь подумайте вот о чем: в любой другой день года котел способен производить тепла гораздо больше, чем требуется. Есть ли смысл в том, что котел работает на свою полную мощность в дни, когда наружная температура 0 или +5°С? Конечно, нет.
Именно в такие, менее холодные дни, котлы, подключенные по принципу первично/вторичной системы, покажут свое преимущество, потому что будут производить именно столько тепла, сколько необходимо для компенсации теплопотерь здания в данный момент. Это дает Вам два преимущества, которые можно использовать в интересах Вашего заказчика: комфорт и экономия. Это дает вам лучшие аргументы по сравнению с Вашими конкурентами.
Например, общая потребность здания в тепле (отопление плюс горячее водоснабжение) -150кВт. Вы можете подобрать один котел такой производительности. Он будет обеспечивать здание теплом и горячей водой в любой день года, но для большинства дней в году его мощность будет слишком велика.
Однако, распределив требуемую производительность между двумя котлами, скажем, по 75кВт каждый, Вы одновременно решите несколько задач:
Во-первых, разделив нагрузку, Вы признали, что не каждый день года является самым холодным днем. По "средним" дням отопительного сезона будет работать только один котел, при этом производя достаточно тепла для обогрева. Из-за того, что производительность этого менее мощного котла ближе к фактическим теплопотерям здания в такие "средние" дни, рабочие циклы малого котла будут более продолжительными, чем у одного котла двойной мощности. При применении двух котлов меньшей мощности значительно повышается общая эксплуатационная эффективность за счет снижения потерь в горячем резерве (т.е. потерь, вызванных естественным охлаждением неработающего котла). Это также снижает расходы на топливо.
Естественно, по мере того, как погода становится холоднее, в работу включится второй котел, присоединенный последовательно, чтобы помочь первому поддерживать требуемую температуру в первичном кольце. Другими словами, эти два малых котла будут работать, как один большой, но только в самые холодные дни.
Во-вторых, установив два котла, Вы получаете замечательное преимущество, отсутствующее в случае с одним большим котлом. Вероятность того, что оба котла одновременно будут нуждаться в ремонте, очень мала.
Эта важная черта является причиной того, что такого типа системы применяются в больницах, школах, детских садах. Просто невозможно допустить, чтобы они оставались без тепла.
В-третьих, подключив котлы по принципу первично/вторичной системы, Вы исключите пропускание воды через неработающий котел. Это значит, что Вы снизите теплопотери через конструкцию и облицовку котла. Работающий котел будет производить тепло, требуемое системой, а отключенный котел будет как бы отсечен от системы задвижками, хотя никаких задвижек на самом деле нет.
Это преимущество в сочетании с малоемкостной конструкцией котла еще более увеличивает общую эффективность работы системы.
Но и это еще не все. Давайте поднимемся еще на один уровень, добавив к системе прибор управления ЕМ 2 . Этот простой и недорогой прибор заставляет вторичный циркуляционный насос котла работать еще в течение нескольких минут после того, как основные горелки котла отключились. Тем самым насос отводит избыточное тепло от медного теплообменника и переносит его в первичное кольцо. При этом ЕМ 2 полностью устраняет потери котла в горячем резерве.
Когда котлы работают в первично/вторичной системе, Вы можете распределить общую нагрузку на более чем два котла, если требуется.
Однако мы пришли к выводу, что максимальное число котлов, которое можно рекомендовать для эффективного применения в первичной/ вторичной системе - четыре. Причина проста: экономическая выгода от установки более четырех котлов так невелика, что не окупает дополнительных усилий по монтажу.
Но представьте себе возможности четырех котлов, объединенных в первично/вторичную систему, каждый из которых может переключаться из режима максимальной мощности (100%) в режим пониженной мощности (50%) и обратно. Вы можете иметь четыре котла, чутко реагирующих на потребности системы в тепле и распределяющих между собой нагрузки этой системы. Горелки одного или двух котлов могут работать в режиме максимальной мощности, в то время, как горелки третьего котла работают в режиме половинной мощности, а четвертый котел в это время отключился и находится в резерве.
Применяя такую стратегию, Вы имеете возможность "тонкой настройки" системы под потребности в тепле и горячей воде на каждый день в году.
Вы получаете сразу два преимущества: комфорт и экономию.
Обвязка котлов проста в монтаже. Вы можете смонтировать как маленькую бытовую систему, так и большую многокотловую первично/вторичную систему. Это так просто!
Вы имеете возможность установить два (или больше!) котла , благодаря их малым габаритам и весу, на той же площади, которую займет один котел с чугунным секционным или стальным трубчатым теплообменником. Вы обнаружите, что Ваши материальные затраты будут сравнимы с затратами на систему с одним котлом.Требования к расходу воды через котел
Расход воды через котел является важной величиной в любой системе, но мы придаем ей особенно важное значение, т.к. котел в первично/вторичной системе является "Генератором Тепла". От него требуется подача определенного количества тепла в первичный трубопровод в определенное время.Так как котел включен во вторичное кольцо, гидравлически независимое от всей остальной системы, мы подбираем диаметры трубопроводов его обвязки и размер насоса, исходя только из параметров котла. (Подобным образом мы рассчитываем расходы в системе и нагревательных приборах). Следуя этой стратегии Вы, как правило, подберете небольшой, доступный циркуляционный насос для котла. Вы также, возможно, обнаружите, что труб для вторичного кольца (обвязки) котлов пошло меньше, чем потребовалось бы при установке одного большого котла.
Мы рекомендуем, чтобы повышение температуры воды при ее проходе через котел было не больше 14°С. А поскольку повышение температуры воды и ее расход через котел известной мощности жестко связаны, то возникает таблица рекомендованных расходов через котлы всего диапазона мощностей.
Связь расхода воды через котел с повышением ее температуры в котле определяется тем, что вода должна унести с собой из котла все выделенное в котле тепло.
Таблица расходов воды по вторичному кольцу котла (при перепаде температуры 14°С), диаметров труб и предлагаемых типоразмеров насосов
Схемы отопления частного дома
Вариантов отопительных систем частного дома может быть бесконечное множество. В каждом проекте конторы добавляют что-то от себя. Если отопление делается самостоятельно жильцами, то могут быть совсем необычные схемы.
Но существуют классические, проверенные образцы отопительных систем, которые рекомендуют независимые эксперты. Схемы предусматривают экономию и вместе с тем обеспечение долговременной и качественной работы отопления. Далее приведена подборка различных схем отопления с рассмотрением нюансов работы и конкретных преимуществ, которые может получить создатель в том или ином случае.
Что применяется в большинстве случаев
Прежде всего хозяев интересует общая схема разводки по дому. Здесь в основном применяются 4 варианта.
- Тупиковая схема.
- Попутка (петля Тихельмана).
- Коллекторная разводка.
- Ленинградка – делалась массово ранее, эксплуатируется до сих пор.
Как подразделяется общая схема
Но нужно учесть, что общая схема включает в себя ряд особенных участков, которые могут быть заменены другими без особого влияния на другие участки отопления. Выделяют следующее.
- Обвязка котла.
- Обвязка радиаторов.
- Подключение радиаторов.
- Схема теплого пола.
- Разводка отопления по дому.
- Подключение и управление ГВС.
- Выравнивание давления гидрострелкой или кольцами.
- Обвязка буферной емкости.
Пригодится ли сложная схема или нужно упрощать
Принцип, которому должен следовать хозяин дома, при создании отопления – все упрощать и удешевлять, но конечно, не в ущерб качеству. В наших реалиях наемные монтажники стремятся все удорожить и усложнить, это их прямой заработок.
Наиболее принципиальным вопросом при монтаже отопления в частном доме остается необходимость создания внутри общей схемы отдельных обособленных контуров с насосами. Монтажники рады будут запитать отдельным насосом хоть каждый радиатор. И все это свести на гидрострелку, так как она станет необходимой.
Как решается вопрос по упрощению схемы отопления, нужна ли гидрострелка, или другое усложнение?
Когда применяют сложные схемы и гидрострелку
Попутка или петля Тихельмана
Универсальная система отопления по площади. Очень стабильная, дающая одинаковую температуру всем радиаторам. Но требует одинакового большого диаметра труб в кольце, и также примерно одинакового гидравлического сопротивления всех ответвлений радиатора, иначе возникают не устранимые холодные зоны. Из-за большого диаметра дороже. Вторым препятствием к применению является необходимость замыкания кольца по дому, что сложно сделать при навеске труб на стенах – нужно обходить дверь снизу или сверху. При подпольном расположении труб – нет проблем.
Коллекторная схема
Тупики
Наиболее любимой схемой монтажников остается тупиковая, при которой экономится все. Но не рекомендуется включать в одном тупике больше 5 радиаторов, чтобы не углублять балансировку. Применяется везде.
Ленинградка
Одна труба должна снабдить все радиаторы энергией так, чтобы их температуры значительно не отличались. Это осуществимо при маленьких схемах до 4 радиаторов. В обычных же условиях однотрубки страдают сложностью настройки, большим перерасходом энергии на усиленную циркуляцию, дороговизной из-за большого диаметра труб. Схема применялась ранее широко со стальными трубами большого диаметра. Сейчас уступает современны схемам во всем, выгодна лишь на производствах в больших цехах.
Самотечное отопление
Обвязка и подключение радиаторов
Подключать радиаторы нужно так, чтобы жидкость двигалась через них по диагонали, тогда теплоотдача наибольшая. Допустимо и возвратноточное подключение при длине радиаторов до 1 метра.
Обвязка же должна включать как минимум два отключающих крана и воздухоспускной клапан. В схемах, где нужна балансировка, вместо крана вводится балансировочный клапан, а в системах с автоматизированным котлом возможна и установка термоголовки с клапаном вместо второго крана, что дает возможность оперативно управлять температурой в каждой комнате.
Обвязка твердотопливного котла
В схеме обвязки твердотопливного котла должен присутствовать трехходовой клапан, который, не допустит поступление холодного теплоносителя в горячий теплообменник, т.е. предотвратит аварию. Второй момент – резервирование электропитания насоса – обязательное условие функционирования без аварий как самого котла, так и системы отопления.
Как должен обвязываться твердотопливный котел:
- Устанавливается байпас между подачей и обраткой котла с треходовым клапаном, который управляется термоголовкой по температуре обратки. Если она ниже 55 град С, то происходит подмес непосредственно из подачи на обратку.
- Устанавливается термореле в самом котле или на выходе из него, которое управляет работой насоса. Когда температура на выходе из котла падает ниже 35 град, насос отключается, чтобы уменьшить охлаждение теплоносителя через теплообменник, который обдувается на дымоход. При возобновлении горении в котле, насос должен включаться этим реле.
Подключение ГВС
Важно, что бойлер косвенного нагрева – наиболее комфортный и дешевый способ подготовки горячей воды в частном доме. Если котел автоматизированный, то он, как правило, умеет управлять и бойлером, и обеспечен выходом «на бойлер». С неавтоматизированным котлом придется создавать обвязку, возможно на основе трехходового клапана, чтобы включить бойлер.
Распространенная схема отопления
Сложная схема с буферной емкостью
Отопление твердотопливным котлом будет комфортнее, если применить буферную емкость. В большинстве случаев можно обойтись и одной топкой в сутки, если применить котел, конечно, помощнее.
Друг
ое преимущество – реализация ночного тарифа для мощного электрокотла (12 кВт), часть энергии останется и на день. Первоначальные затраты окупаются комфортом.
Подключение резервного котла
Обычная схема включения резервного котла через вентили. На рисунке приведена совсестное существование твердотопливного котла и электрического, включенных на буферную емкость (но могут подключаться на любую дальнейшую развязку). Важно, здесь нет автоматического включения резерва, операция должна совершаться вручную с открытием кранов. Автоматическое же включение резерва скорее вредно, так как происходит слишком редко, но удорожает и загромождает систему.
Если же электрический работает постоянно на ночном тарифе, то соответственно его включение делается по сложной схеме на автоматике.
Применение гидрострелки
Если нужно много контуров, например, теплый пол, бойлер, аранжерея, гараж, собачья будка, еще и дом, то без уравновешивания давления между контурами не обойтись. Реализуется установкой гидрострелки.
Система первичного кольца
Теплый пол подключается следующим образом
Схема подключения теплого пола включает в себя обязательно насос теплого пола, который устанавливается обязательно по схеме за трехходовым (двухходовым) клапаном. Посредством насосно-смесительного узла уменьшается температура подаваемой на теплый пол жидкости (подмес обратки). Также присутствует коллектор с отключающими и регулирующими кранами для контуров.
Сами же контура укладываются по известным рисункам, подробнее ознакомиться как создается теплый пол в доме
Схема размещения труб в полу
Теплый пол является прогрессивной системой отопления – экономия и комфорт. А размещение в полу труб, которые подключают радиаторы дает новый дизайн и простоту разводки – не нужно обходить препятствия на стенах и двери. Пример, как размещаются трубы при тупиковой схеме подключения радиаторов – на схеме.
Ошибочная схема
В каждой схеме можно найти ошибку, или очевидную, или «по субъективному мнению». Для примера приведен рисунок с подключением двухконтурного газового котла. Здесь второй контур напрямую подключен к кранам потребления ГВС, что можно назвать «дикостью», так как при каждом открытии будет включаться котел, а температура воды будет крайне не стабильной, иногда обжигающей.
Вторая ошибка – наличие гидрострелки, насосов и коллекторов в простой схеме – радиаторы и два контура теплых полов. Что является вымогательством денег с заказчика.
Системы отопления с первично-вторичными кольцами
Обычно для небольших зданий нет необходимости устраивать комбинированные системы отопления с первично-вторичными кольцами, достаточно простых но вполне надежных схем (рис. 49, а). В этой схеме первичное кольцо пронизывает и котел, и бойлер, а другие потребители подключаются в соответствии с обычной схемой как вторичные кольца. Хотя приведенная схема — «дешевле некуда», все же реально в большинстве случаев монтируемая схема чуть посложней (рис. 49, б). Второе решение позволяют выделить высокотемпературное кольцо с бойлером для приготовления горячей воды из ряда других потребителей и обеспечить ему приоритет перед другими потребителями. С помощью трехходового крана кольцо может изменять свою форму. Поток теплоносителя в кольце сначала проходит через котел, а затем либо идет через бойлер (если есть потребность в горячей воде), либо через байпас, к которому присоединены другие потребители. Если на трехходовой кран установить сервопривод, управляемый контроллером, то кольцевой поток может делиться на два рукава в пропорции, зависящей от реального потребления горячей воды. В данных схемах циркуляционные насосы первичного кольца установлены на обратке, следовательно, на кольце должны быть установлены воздухоотводчики, обычно они устанавливаются на коллекторах первичного и вторичных колец. Если перенести насос на подачу, то в систему можно включить сепаратор воздуха.
рис. 49. Системы отопления с первично-вторичными кольцами для небольших зданий
Гидравлическая независимость отдельных контуров (вторичных колец) не только сильно упрощает проектные расчеты, сводя их к простым практическим рекомендациям, но и позволяет выбирать варианты управляющей электроники: от простых и недорогих термостатов до сложных погодозависимых контроллеров.
Спроектировать систему отопления с различными температурными режимами по схеме первично-вторичных колец достаточно просто. Мы уже рассмотрели каждую из высокотемпературных и низкотемпературных систем в отдельности, теперь их нужно просто «посадить» как вторичные кольца на первичное кольцо (рис. 50).
рис. 50. Пример схемы отопления с первично-вторичными кольцами Примечание:
1. На рисунке, иллюстрирующем вторичные кольца, изображены трех- и четырехходовые смесители только в качестве примера, на самом деле могут применены как те, так и другие.
2. Название «среднетемпературное вторичное кольцо» применено условно, на самом деле радиаторное отопление может быть и высоко-, и низкотемпературным
Однако при подсоединении вторичных колец отопления к гидроколлектору необходимо все же соблюдать некоторую последовательность. Присоединять отопительные кольца, которым вы хотите отдать приоритет, ближе к котлу, например, это будут высокотемпературные системы отопления, а низкотемпературные можно переместить в конец первичного кольца. Все-таки первичное кольцо, это, по большому счету, обычная однотрубная система, в которой каждый потребитель (вторичное кольцо) отдает в систему охлажденную воду, и чем дальше потребитель от начала кольца, тем холоднее воду он получает — пусть там будут подключены низкотемпературные кольца.
Проектирование комбинированной системы не составит большого труда, главное в этой работе будет совсем не то, как развести трубопроводы на схеме, а как их развести в реальном доме, не запутавшись в трубах. Для облегчения этой задачи некоторые фирмы-изготовители теплотехнического оборудования производят готовые узлы гидроколлекторов, после приобретения которых их нужно просто соединить с котлом и потребителями. Обычно вместе с гидроколлекторами (рис. 51) поставляются регулирующие трех- и четырехходовые краны вместе с автоматикой. Все оборудование размещается в помещении котельной, а к потребителям тепла идут только трубы. Работа упрощается до предела и запутаться в трубопроводах, зная теорию первично-вторичных колец, крайне сложно.
рис. 51. Гидроколлекторы фирмы «ГидроЛого»
Гидроколлекторы лучше всего монтировать в вертикальном положении, тогда появляется возможность удалять из системы отопления шлам, оседающий в нижней части коллекторных трубок, а в верхней части очень хорошо вписываются автоматические воздухоотводчики и отпадает необходимость устанавливать дорогие сепараторы воздуха. При таком удалении воздуха и циркуляционный насос первичного кольца можно переместить на обратку, где в зоне более низких температур он будет дольше работать.
Для организации движения потоков теплоносителя внутри коллектора его профиль не имеет значения, что позволяет изготавливать рациональные конструкции прямоугольного сечения из швеллера без использования специальной оснастки и станочного оборудования. В гидроколлекторах могут быть применены простейшие потокораспределительные устройства зонирования внутреннего объема. Которое осуществляется с помощью волнистой или плоской перегородки (рис. 52), зафиксированной внутри коллектора без герметичной обварки периметра с сохранением торцевых проемов между перегородкой и стенкой площадью не менее 1/4 живого сечения коллектора.
рис. 52. Схема гидроколлекторов, сваренных (спаянных) из двух швеллеров
Основным условием гидравлической устойчивости схемы отопления с гидроколлекторами, является обеспечение низких скоростей движения теплоносителя (0,2 < V ≤ 0,4 м/с) в коллекторе, за счет чего в нем достигаются малые перепады давления, а режим его работы становится близок к условиям работы расширительного бака для каждого из контуров. Живое сечение (fжс) коллектора для прохода теплоносителя при выбранном значении скорости (V) рассчитывается по формуле: fжс = Q/(3600×V) м², где Q (м³/ч) — суммарный максимальный расход теплоносителя через коллектор. Таким образом, живое сечение коллектора (площадь «на просвет») нетрудно рассчитать, зная, что расход теплоносителя через котел примерно равен его мощности. Например, котел мощностью 30 кВт имеет расход 30 л/мин (1,8 м³/ч), а мощностью 120 кВт — 125 л/мин. Если при покупке гидроколлектора или его изготовлении площадь живого сечения будет чуть больше требуемой, то ничего страшного, главное, чтобы скорость движения теплоносителя в нем была от 0,2 до 0,4 м /с.
Межосевое расстояние отводов обратки и подачи на вторичные кольца делается 40, 90, 125, 145, 160 и реже 250 мм и обусловлено диаметрами подключаемых трубопроводов и размерами отопительной арматуры — трех- и четырехходовыми смесителями (рис. 53). Смесители имеют с одной стороны накидные гайки с резьбой 1½ дюйма, например, для подсоединения циркуляционного насоса, с другой стороны, — внешнюю резьбу 1½ дюйма под накидную гайку. При применении смесителей других фирм межосевое расстояние отводов коллектора может быть изменено под эти смесители.
рис. 53. Смесительная арматура (пример)
При сборке систем отопления на гидроколлекторах нужно соблюдать нехитрые правила: система отопления должна быть снабжена расширительным баком соответствующего расчетного объема теплоносителя, линия подпитки не должна входить сразу в котел, она должна смешиваться с обраткой системы отопления подальше от котла, а на обратках вторичных колец нужно устанавливать фильтры грубой очистки — грязевики.
Схема первично-вторичных колец в отоплении для настенного котла на 3 контура с нижней подводкой
В данной схеме первично-вторичных колец для системы отопления на 3 контура, насос первичного контура будет работать в исключительно комфортном режиме, обеспечивая циркуляцию теплоносителя лишь по короткому первичному кольцу, это особенно актуально для конденсационных котлов с большим сопротивлением теплообменника и модулируемым насосом.
Каждое вторичное кольцо для отдельного контура со своим насосом, который можно настроить на минимальную подачу, так как он работает абсолютно независимо от остальных за счет увеличенного сечения коллектора что позволяет не придерживаться правила близкого расположения тройников вторичного кольца на первичном как на стандартной трубной реализации первично-вторичных колец.
Читайте также: