Виды циркуляции в контурах отопления
Для доставки тепла к батареям нужно переместить нагретый котлом теплоноситель. Применяется естественная циркуляция в системе отопления и принудительное перемещение воды с помощью циркуляционного насоса. Естественная циркуляция применяется в простых системах отопления, она требует минимума оборудования при минимальных затратах на монтаж и эксплуатацию.
Для реализации этого метода перемещения теплоносителя используется изменение физических свойств воды при нагревании. Скорость перемещения зависит от разности температур и от величины гидравлического сопротивления, которое уменьшают увеличением диаметра труб.
Самотечная система отопления с естественной циркуляцией открытая имеет несомненные преимущества.
Преимущества открытой естественной циркуляции теплоносителя:
- простота и небольшие затраты на монтаж;
- экономичность;
- легко превращается в систему с принудительной циркуляцией, циркуляционный насос устанавливается обычно в «обратке».
Поэтому система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией весьма популярна и успешно используется. Основные недостатки подобного отопления – большая инерция. Кроме того, наличие открытого расширительного бака предопределяет ответ на вопрос — можно ли залить тосол в систему отопления дома. Залить можно, но он будет постоянно испаряться, что сделает эксплуатацию системы нерентабельной.
Теплоноситель в закрытой системе отопления не имеет контакта с атмосферным воздухом. Для компенсации теплового расширения устанавливают герметичные мембранные расширительные баки. Закрытая система отопления схема может быть любой, для перемещения теплоносителя оборудуется циркуляционным насосом. Отсутствие контакта теплоносителя с воздухом значительно увеличивает срок службы труб и оборудования контура отопления.
Если при монтаже предусмотреть уклон труб, то при отсутствии напряжения сети и переключении байпаса возникнет естественная циркуляция в закрытой системе отопления дома. Конечно, эффективность системы упадет, но отопление будет работоспособно и продолжит обогревать жилище.
Основные преимущества закрытой системы отопления:
- применение герметичного расширительного бака исключает испарение жидкости, в закрытых системах можно применять тосол в качестве теплоносителя;
- отсутствие контакта воды с воздухом защищает элементы контура от внутренней коррозии;
- закрытый контур отопления имеет малую инерционность и высокую эффективность;
- применение циркуляционного насоса позволяет уменьшить диаметр труб и уменьшить расходы на их приобретение;
- для теплых полов и для сложных разветвленных схем устанавливают дополнительный насос в системе отопления, который обеспечит их эффективную работу.
Непосредственное подключение
Если ТЭЦ подает в тепловую сеть теплоноситель с температурой до 95 градусов, то его поток можно подать непосредственно в батареи и в иные отопительные приборы. Такой тип подачи эффективен для любой схемы отопления систем обогрева. Такое подключение часто применяется из-за своей простоты и надежности.
При температуре воды выше 100 градусов необходимо оборудование смесительного узла, в котором используется элеватор. Основная задача элеваторного узла – смешивать воду в подаче с водой «обратки» для уменьшения температуры теплоносителя поступающего в приборы отопления.
Открытая зависимая схема присоединения системы отопления надежна, не требует постоянного присмотра. Ее монтаж сравнительно дешев. При использовании открытой зависимой системы легко организовывается подача горячей воды, ведь ее можно отбирать непосредственно из тепловой сети. Это основные плюсы открытой зависимой системы, но она имеет много довольно существенных недостатков.
https://www.youtube.com/watch?v=4FS6-0gf1_I
Недостатки открытой зависимой схемы:
Из-за загрязненности теплоносителя плохо работает различная арматура. Например, термостатические вентили быстро выходят из строя, что затрудняет регулировку температуры.- Старые и ржавые тепловые магистрали влияют на качество теплоносителя. Очистка и обессоливание не приносят особых результатов.
В подобных системах возможны сильные перепады давления и гидроудары, которые могут повредить современные батареи или пластиковые трубы.- В батареях скорость потока воды уменьшается, и вся грязь оседает внутри. Древние чугунные радиаторы, благодаря большому объему, отлично справлялись с осадком, а вот современные биметаллические или стальные радиаторы могут легко засориться. В некоторой степени этот недостаток устраняет грязевик для системы отопления, который устанавливается в смесительном узле.
Подробности вопроса
Зависимость от электричества
Информация об устройство независимой и зависимой системы отопления для обычных пользователей обычно носит лишь ознакомительный и справочный характер, и по этой причине там, где используются централизованные отопительные системы, а именно в городах, вопросами подключения строений к теплу занимаются проектировщики и работники коммунальных служб.
В поселках и прочих населенных пунктах, где есть частные дома, централизованных отопительных систему попросту нет.
Куда актуальнее становится вопрос об энергетической зависимости системы отопления, так как в частном секторе, где в каждом доме есть автономное устройство для обогрева, проблемы со снабжением электрической энергией далеко не редкость, особенно, если на улице плохая погода. Итак, давайте посмотрим, как можно создать индивидуальное отопление, которое не будет зависеть от электричества.
Твердотопливные котлы
Действительно независимым считается, конечно же, твердотопливный котел. Он не нуждается в централизованной подаче топлива и электричества. В доме, где есть такой агрегат, даже при идеальной изоляции от всего мира будет тепло, если у владельца строения будет достаточно дров или углы (топлива).
Но следует учесть, что сказанное все будет относиться к тем твердотопливным котлам, имеющим простую конструкцию, в котором топливо будет закладываться вручную через временной промежуток в 4 часа. Его любые модификации, которые были созданы для того, чтобы свести участие пользователя к минимуму, нуждается в обеспечении электрической энергией:
- Пеллетный котел – в этом случае используется гранулированное топливо, названное пеллетом, которое представлено как прессованная стружка, или жмых. Гранулы имеют небольшой размер и одинаковые по размеру, поэтому их можно закидывать в топочный отсек при помощи шнекового питателя. Проше говоря, пользователю будет достаточно загрузить в бункер определенный запас топлива, например, на пару суток и тогда котел все это время будет работать в автоматическом режиме. В этом случае электричество потребуется лишь для питания шнекового двигателя.
- Пиролизные котлы – топка в таком котле сделана в виде двух камер, причем в одной из них дрова выдерживают при высокой температуре и ограниченным поступлением воздуха (который называют еще первичным). В этих условиях древесина будет выделять смесь горючего газа (данный процесс именуется пиролизом), а он в свою очередь поступает во вторую топочную камеру и там сжигается. Для сжигания газа в камере нагнетается большое количество воздуха, и тот уже называют вторичным. Для того чтобы поддерживать оптимальный режим работы, и в первой, и во второй камере следует подавать воздух в определенном объеме, а это возможно лишь при работе вентилятора. Для работы таких устройств, естественно, потребуется электричество.
- Котел с верхним типом горения – это подходит под определение «независимая схема теплоснабжения», но в этом случае, пожалуй, получится найти исключение, так как определенные модели котлов с горением сверху считаются энергозависимыми. Длительность работы на одной закладке возможна за счет того, что топливо будет уложено в виде колонны или башни, а после подожжено сверху.
- Котлы с принудительным добавлением воздуха – топка в таком котле обычно однокамерная, но лишь слегка увеличена. Отличие от стандартного котла здесь заключается в том, что в поддувале есть вентилятор и гравитационная заслонка, которая при простое вентилятора будет опускаться под собственным весом и перекроет доступ воздуха внутрь топки.
Устройство с принудительно воздухоподачей работает по такой схеме:
- Пока требуется нагревание теплового носителя, вентилятор работает и удерживает в открытом состоянии заслонку, тем самым нагнетая воздух внутрь топки.
- Когда термодатчик даст сигнал на контроллер о том, что тепловой носитель достиг определенной температуры, тот сразу же отключит вентилятор. Заслонка упадет, и доступ воздуха в топку будет перекрыт, из-за чего огонь угаснет.
- После того, как тепловой носитель остынет, контролер по сигналу от термального датчика снова включит вентилятор, и тот будет раздувать огонь в топке.
Обратите внимание, что без электричества такой котел не будет функционировать, так как оно нужно и для вентилятора, и для автоматической системы (термальный датчик контроллер).
Газовые котлы
И даже газовый котел может быть энергозависимым, так как данная модель будет работать по следующему принципу – пользователь зажигает одну горелку, которая с момента включения будет гореть постоянно, и от нее будет время от времени загораться основная.
Недостаток у энергетически зависимого котла на газе состоит в том, что дежурная горелка, хоть и кажется небольшой по виду, потребляет достаточно большое количество газа, и намного экономичнее в таком случае будет все же энергозависимый котел, в котором есть электронное разжигание.
Схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям
При проектировании систем отопления в качестве теплоносителя в них используют, как правило, воду, температуру которой принимают согласно СНиП. Например, в системах отопления жилых и общественных зданий температура теплоносителя (воды) не должна превышать 95 °С для двухтрубных и 105 °С для однотрубных систем отопления.
Определяющее значение на выбор схемы подключения системы отопления оказывают температурные и гидравлические условия работы тепловых сетей. В зависимости от этого системы отопления присоединяют к тепловым сетям по зависимой или независимой схемам.
В зависимых схемах присоединения теплоноситель в отопительные приборы поступает непосредственно из тепловых сетей. Таким образом, один и тот же теплоноситель циркулирует как в тепловой сети, так и в отопительной системе.
В независимых схемах присоединения теплоноситель из тепловой сети поступает в подогреватель, в котором его теплота используется для нагревания воды, заполняющей местную систему отопления. При этом сетевая вода и вода в местной системе отопления разделены поверхностью нагрева и таким образом сеть и система отопления полностью гидравлически изолированы друг от друга.
При зависимой схеме присоединения гидравлические условия работы тепловых сетей оказывают непосредственное влияние на системы отопления. В этом случае применяется либо непосредственное (если позволяет температурный график работы системы теплоснабжения), либо элеваторное присоединение систем отопления жилых и общественных зданий к тепловой сети ис.2.9).
Рис. 2.9. Зависимые схемы присоединения систем отопления к тепловым сетям: а – непосредственное присоединение; б – элеваторное присоединение; 1 – подающий трубопровод; 2 – обратный трубопровод; 3 – отопительные приборы; 4 – манометр; 5 – термометр; 6 – грязевик; 7 – запорная арматура (задвижка); 8 – воздушник; 9 – сужающее устройство, счетчик жидкости;
10 – элеватор (струйный насос)
Зависимое присоединение отопительных установок по схеме рис. 2.9, а применяют, как правило, в системах отопления промышленных предприятий. Такая схема применима также в жилых и общественных зданиях, если температура воды в подающей магистрали теплосети не превышает 95 – 105 °С.
Если температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети превышает 105 °С и располагаемый напор на вводе достаточен для работы струйного насоса – элеватора (10 – 15 м вод. ст.
), то систему отопления присоединяют к теплосети по схеме, представленной на рис. 2.9, б.
Важно
В этом случае необходимая температура воды, поступающей в систему отопления, достигается за счет смешения в элеваторе высокотемпературной сетевой воды из подающей магистрали с обратной водой из системы отопления.
При зависимом присоединении качество теплоснабжения во многом зависит от качества изготовления и монтажа элеватора.
При изготовлении элеваторов с особой тщательностью следует следить за соосностью сопла и камеры смешения, за качеством обработки внутренних поверхностей сопла и камеры смешения.
Невыполнение этих требований может привести к снижению КПД струйного насоса, увеличению потерь напора, засорению сопла элеватора и, как следствие, к нарушению циркуляции в системе отопления.
Преимуществом элеватора как смесительного устройства является простота и надежность эксплуатации.
Основной характеристикой элеватора является коэффициент смешения (коэффициент инжекции), который представляет собой отношение расхода подсасываемой (инжектируемой) элеватором воды, к расходу воды через сопло элеватора.
Потеря напора в сопле элеватора в десятки раз превышает потерю напора в отопительной системе.
Поэтому основным сопротивлением местной системы является сопротивление сопла элеватора, которое зависит от его геометрических размеров (диаметра сечения сопла); коэффициент смешения, создаваемый элеватором, является величиной неизменной.
Совет
При постоянном коэффициенте смешения расход воды в системе отопления изменяется пропорционально расходу сетевой воды через сопло элеватора, т.е. при прекращении подачи сетевой воды в сопло элеватора циркуляция воды в местной системе прекратится.
Избежать этого можно, если установить на абонентском вводе вместо элеватора смесительный насос (рис. 2.10). При аварийном отключении тепловой сети такой насос осуществляет циркуляцию воды в системе отопления, что предотвращает ее замораживание в течение довольно длительного времени (8 – 12 часов).
При необходимости смесительный насос может быть установлен на подающем или обратном трубопроводах системы отопления. В первом случае насос, кроме смешения, выполняет функции повысительного насоса, во втором случае – циркуляционного насоса.
Смесительные насосы устанавливаются, как правило, в местных тепловых пунктах, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по виброшумовым характеристикам. Немаловажным критерием подбора смесительных насосов являются также их габаритные размеры.
Преимуществом смесительного насоса перед струйным является повышение надежности работы системы отопления, обеспечение циркуляции воды в системе отопления при недостаточном располагаемом напоре на вводе, возможность автоматического регулирования расхода воды и гидравлической защиты системы отопления.
Достоинством зависимой схемы присоединения является простота и относительно невысокая стоимость абонентских установок по сравнению с независимой схемой.
Кроме того, при зависимом присоединении в абонентской установке может быть получен больший, чем при независимом присоединении, перепад температур сетевой воды, что способствует снижению расхода воды в теплосети и, соответственно, уменьшению диаметров трубопроводов теплосети и снижению капитальных затрат в тепловые сети.
Основным недостатком зависимых схем присоединения отопительных установок является влияние гидравлического режима работы тепловых сетей на режим работы системы отопления. Отопительные приборы имеют, как правило, пониженную механическую прочность по сравнению с другими элементами системы теплоснабжения.
Например, предел механической прочности чугунных радиаторов составляет 6 кгс/см2, стальных радиаторов – 10 кгс/см2. Превышение этих пределов может привести к авариям в абонентских установках.
Низкая механическая прочность отопительных приборов существенно снижает надежность работы и усложняет эксплуатацию крупных систем теплоснабжения, что объясняется наличием большого количества абонентов с разнородной тепловой нагрузкой и протяженных систем транспорта теплоты.
Обратите внимание
Существенным недостатком зависимой схемы присоединения с элеваторным смешением является также невозможность применения местного регулирования тепловой нагрузки системы отопления, так как при изменении расхода сетевой воды через элеватор может произойти прекращение циркуляции воды в системе отопления, опрокидывание циркуляции или опорожнение системы отопления.
Независимое присоединение систем отопления позволяет исключить влияние гидравлического режима теплосети и влияние суточной неравномерности нагрузки горячего водоснабжения на работу систем отопления.
Применение независимых схем присоединения обусловлено повышением требований к надежности теплоснабжения, а также все возрастающей долей строительства зданий повышенной этажности.
Согласно нормативным документам по независимой схеме допускается присоединять системы отопления и вентиляции зданий с числом этажей 12 и выше, а также при обосновании системы отопления и вентиляции других потребителей теплоты. Независимая схема присоединения системы отопления представлена на рис. 2.11.
Основным элементом независимой схемы присоединения является промежуточный теплообменник – водо-водяной подогреватель, в котором вода, циркулирующая в системе отопления, нагревается до необходимой температуры. В качестве греющей среды в таком теплообменнике используется сетевая вода. Циркуляция воды в системе отопления осуществляется при помощи насоса.
При независимом присоединении систем отопления требуются дополнительные капиталовложения в системы теплоснабжения и несколько усложняется эксплуатация оборудования тепловых пунктов и абонентских установок за счет появления дополнительных элементов: промежуточного теплообменника и циркуляционного насоса.
Несмотря на недостатки, независимая схема присоединения отопительных установок обладает целым рядом преимуществ, основным из которых является существенное повышение надежности работы систем теплоснабжения.
В системе теплоснабжения появляется возможность поддерживать уровень давлений, превышающий допустимый по условиям механической прочности отопительных приборов, что очень важно для крупных систем транспорта теплоты.
Важно
Повышается также надежность работы систем отопления за счет исключения возможности опорожнения.
Возможность применения местного регулирования при независимом присоединении позволяет повысить качество работы отопительных установок за счет исключения колебании температуры внутреннего воздуха отапливаемых помещений относительно значений, определенных СНиП и санитарно-гигиеническими нормами.
Типы подключений
Зависимая и независимая система отопления
В зависимости от того, как подключаются отопительные приборы в системе, определяется ее тип. Одно-, двухтрубная и т.д. Есть кановская система отопления, например, гиперинверторная система отопления и др.
В двухтрубной системе радиаторы подключены параллельно.
Однотрубная отопительная система называется так потому, что радиаторы в ней подсоединены к одному трубопроводу.
Теплоноситель в такой системе отдает тепло всем ее радиаторам последовательно. В связи с этим, к последним в цепи приборам доходит теплоноситель со значительно меньшей температурой, чем имел изначально.
Однако этот существенный недостаток может быть устранен, если используется – байпас. По часть теплоносителя проходит, не поступая в радиатор.
Бывает так, что в «многоэтажках», для обогрева которых используется однотрубная система, людям, проживающим на нижних этажах, тепла не хватает, а на верхних этажах, напротив, с этим все в порядке.
В коллекторной системе радиаторы имеют подающий и обратный трубопроводы, соединение их осуществляется через распределительные коллекторы. Поэтому цельные трубы могут прокладываться к радиатору от распределительного коллектора. Благодаря чему, в случае, если проводка труб скрытая, надежность системы увеличивается.
Достоинства:
- Наблюдение за работой радиаторов с одного шкафа распределительного.
- Эстетичность.
- Целостность труб.
Недостатки:
- Необходимость монтажа большого количества труб.
- Невозможность обеспечения естественной циркуляции.
- Потребность в дополнительных приборах безопасности.
Как видно, зависимая и независимая система отопления, другие типы систем имеют свои плюсы и минусы. Выбор осуществляется уже, исходя из конкретных условий, в которых должна эксплуатироваться отопительная система.
О качестве оборудования, в принципе, может сказать марка, под которой оно изготовлено. Если производитель имеет хорошую репутацию, значит, качество продукции, выпускаемой им, – соответствующее.
- Загородный дом может представлять собой сооружение, оснащенное различными коммуникациями и качественной мебелью, но вся роскошь станет бессмысленной, если жилье не отапливается или отопительная система не…
- Отопление влияет на комфортное и уютное проживание в доме. Поэтому к выбору обогрева своего жилища нужно подходить со всей серьезностью вопроса.
