В своей предыдущей статье я писал, что одним из эффективных способов модернизации систем отопления в частных постройках является переход от открытой системы отопления к закрытой. Усовершенствованная таким образом система отопления жилого дома имеет много достоинств, которые в совокупности обеспечивают простую её эксплуатацию, необходимо просто включить котёл в начале отопительного сезона и выключить по его окончании. Всё!
Однако для того чтобы система отопления загородного дома работала в таком режиме (включил, «забыл» на полгода, выключил), нужно правильно настроить и отрегулировать её рабочие параметры. Вот об этом и пойдёт речь в моей статье. Основные выкладки, выводы и расчёты я буду делать на примере своей отопительной системы, но читатель всегда может воспользоваться данной информацией, проведя аналогию со своим конкретным случаем.
Несколько общих, но важных замечаний
Для того чтобы можно было рассуждать о правильности работы системы отопления и об её настройке и регулировке, для начала необходимо убедиться в том, что ваша система отопления загородного дома грамотно спроектирована, смонтирована, грамотно подобрано отопительное оборудование.
Такой подход диктуется тем, что нередко в частных домах системы отопления «ваяют» бригады «шабашников». А как, что, и на основании чего они делают, для собственников жилья нередко остаётся большим секретом. Поэтому вынужден обратить внимание читателя на несколько, в общем-то, прописных истин, без понимания которых говорить о настройке и регулировке несерьёзно.
Этап № 1
Первое, в чём необходимо убедиться, - в том, что параметры котлов соответствуют параметрам системы отопления. Арифметика здесь простая. На каждый киловатт мощности котла должно приходиться примерно 13 литров воды (теплоносителя) в системе отопления. Причём отклонения в большую сторону не так критичны, как в меньшую. При этом по большому счёту неважно, кто производитель котла и даже на каком топливе он работает.
Самый простой и надёжный способ определить объём воды в системе отопления - просмотреть показания водомера, заливая жидкость в систему (при первой испытательной топке, при промывке системы). Кроме этого, можно рассчитать объём воды в системе. Для этого необходимо учесть объём её в основных приборах: в отопительном котле, в радиаторах отопления и в трубах. У меня, например, при первой испытательной топке водомер показал, что в систему было залито 295 литров.
Таким образом, удельный объём воды в системе в моём случае составил: 295/20=14,75 л/кВт, что немного превышает требуемое значение. Но больше - не меньше. Поэтому я ничего менять не стал, и впоследствии об этом пожалел.
Если объём воды слишком мал по отношению к мощности используемого котла, целесообразно привести объём теплоносителя в соответствие с мощностью котла. Самый простой путь - добавить количество обогревательных приборов в систему.
При определении мощности котла нужно учитывать возможные нюансы и сюрпризы. Так, например, свой котёл я покупал как 16-киловатный.
При осмотре оборудования и документации, уже дома, выяснилось, что котёл укомплектован газовой горелкой мощностью 20 кВт. Соответственно, мощность котла не 16, а 20 кВт.
Владельцев импортных котлов может подстерегать другой сюрприз. Например, котел мощностью 27 кВт (при номинальном давлении газа 18-20 мбар) в наших газовых сетях при давлении 13 мбар реально будет выдавать чуть более 20 кВт. Зимой, когда давление падает ещё ниже, производительность газового котла ещё больше снизится.
После того как мы убедились, что объём теплоносителя соответствует мощности котла, и уточнили объём воды в системе, можно переходить к следующему этапу.
Этап № 2
На данном этапе, зная, какой объём воды вмещает система отопления жилого дома, необходимо рассчитать требуемый объём расширительного бака (либо проверить эти параметры на соответствие). Поскольку информации в сети по данному вопросу более чем достаточно, буду краток. Как мы знаем, вода практически не сжимается, а при нагреве её объём увеличивается. Для того чтобы компенсировать температурное расширение воды и обеспечить поддержание стабильного давления в закрытой системе отопления, используют мембранный расширительный бак. Для того, чтобы бак исправно выполнял данную функцию, его объём должен быть правильно рассчитан. В самом простом случае объём расширительного бака принимают равным 10-12 % от объема воды в системе. Ниже на рисунке показана зависимость прироста объёма воды в зависимости от перепада температуры. Обычно для бытовых котлов максимально допустимая температура подогрева воды ограничивается 95 оС, в этом случае прирост будет менее 5 %.
Для моей системы отопления (295 литров) объём расширительного бака должен составлять 295 х (10-12)%=(29,5 - 35,4) литра.
На фото показан мой расширительный бак на 35 л, установленный впоследствии в вертикальном положении, подключённый по воде, снизу, трубой ¾ дюйма. С завода бак поставляется уже заправленный азотом (давление - 2 бар). В верхней части бака имеется штуцер, через который можно контролировать и корректировать давление. Как уже было сказано, общий объём моего мембранного бака составляет 35 литров. Но полезный (или рабочий) объём бака заметно меньше 35 литров. Почему так получается?
Если говорить кратко, в конструктивном отношении мембранный расширительный бак представляет собой герметическую ёмкость, поделённую эластичной перегородкой на две герметичных части. Одна часть через систему трубной подводки связана с системой отопления по принципу сообщающихся сосудов. В другую часть бака закачен газ под определённым давлением. Поэтому:
a) В зависимости от начального давления в баке и величины выбранного рабочего давления в системе рабочий объём одного и того же бака может быть разным.
Выбор этих параметров определяет начальные условия работы системы.
b) Поскольку газ, в отличие от воды, может сжиматься, то полезный объём расширительного бака также может меняться в зависимости от рабочих процессов в системе (в цикле «нагрев - остывание»).
Таким образом, дополнительная регулировка параметров в процессе работы системы отопления позволяет обеспечить правильную и стабильную работу системы отопления в рабочем режиме.
Этап № 3
Расчёт или проверка начального давления подпора в расширительном баке и рабочего давления в системе
Я при определении параметров рабочего объёма я пользовался методикой одного из производителей расширительных баков, если память не изменяет, фирмы Zilmet. Хотя имеются и другие методики, но эта, табличная, наиболее понятна, наглядна и позволяет достаточно точно рассчитать требуемые параметры.
Наиболее целесообразно производить расчёт в следующей последовательности.
Определяем допустимое предельное давление в системе
Данную величину нужно рассчитывать с учётом параметров котла, указанных в паспорте. В моём случае величина максимально допустимого рабочего давления составляет 1,2 атм. По отзывам владельцев котлов, аналогичных моему, давление в 2 атм они тоже «держат». Учитывая это, я установил предельное давление в системе равным 1,5 Бара.
(в таблице обозначено «Первоначальное давление воздуха в баке Р 0»)
При определении начального давления подпора в баке рекомендуют придерживаться одного простого принципа. Давление подпора не должно быть меньше статического давления в системе отопления, и к этой величине необходимо добавить ещё 0,2 бар. Статическое давление в моём случае составляет примерно 0,3 бара, оно определяется между верхней и нижней точками в системе. Высота 3 м примерно соответствует давлению 0,3 бара.
Дополнительные 0,2 бар необходимы для того, чтобы создать давление подпора в самой верхней точке системы отопления. Таким образом, минимально допустимое давление подпора в расширительном баке (стартовое давление) для моей системы отопления составляет 0,3 + 0,2 = 0,5 бар.
Важный момент. Настройка российских котлов, в особенности устаревших модификаций, - более сложная, чем в случае современных моделей и импортных котлов. Это обусловлено тем, что допустимый рабочий диапазон давления у таких котлов небольшой, обычно не более 2 атм. Поэтому возможностипо регулировки и настройки сильно ограничены.
Как видно из таблицы, при предельном давлении в 1,5 бар первоначальное давление в баке можно принимать в пределах 0,5 - 1 бар. Лучше выбирать минимально допустимое значение, так как некоторый запас нам потребуются при регулировке и настройке системы отопления в процессе работы.
Приведу параметры, которые выбрал я.
- Предельное давление в системе - 1,5 бара
- Начальное давление подпора в баке - 0,5 Бара.
В вашем случае параметры могут быть другие. Скажем, при допустимом давлении в котле 3 бара (см. таблицу) диапазон выбора начального давления в баке может быть от 0,5 до 2,5 бар, если не учитывать других ограничений, например, по статическому давлению. Соответственно, предохранительный клапан также будет другим.
Я использовал самодельную группу безопасности. Если сравнить её с аналогом заводского изготовления (рисунок справа), то можно увидеть, что кран Маевского и автоматический воздухоотводчик разделены, что позволяет «разнести» их при установке. Как видно из фото ниже, манометр и предохранительный клапан представляют собой одну группу (на фото - группа 1), а кран Маевского и автоматический воздухоотводчик составляют другую группу (на фото - группа 2).
Это обусловлено тем, что группа безопасности устанавливается на выходе из котла. Вывод воздуха из системы я делал в самой верхней её точке. При использовании заводского устройства (показано на рис. справа) может оказаться, что воздухоотводчика, установленного на самой группе безопасности, может быть и не достаточно, и потребуется установка дополнительного воздухоотводчика. Это важный момент с точки зрения настройки и работоспособности системы отопления.
Определение рабочего объёма мембранного бака
Пересечение красных стрелок (см. таблицу) показывает нам величину рабочего объёма расширительного бака при выбранных параметрах давления в системе и давления подпора в баке. Получим: 35 литров х 0,4 = 14 литров. То есть рабочий объём моего бака при указанных параметрах составляет 14 л воды. Сделаем перепроверку: 295 литров х 5 % = 14,75 литра, что можно считать допустимым в пределах погрешностей.
Таким образом, в процессе работы системы отопления выбранный расширительный бак общим объёмом 35 литров имеет возможность компенсировать прирост объёма воды при нагревании в пределах 14 литров, при изменении температуры воды в пределах 10- 95 градусов.
На этом обычно все рекомендации по выбору, расчёту и настройке параметров системы отопления заканчиваются. И начинается головная боль у владельца. Потому что всё выбрано и рассчитано вроде бы правильно, но давление воды в системе скачет, со временем падает, требуется регулярная доливка и т. д. Где уж тут говорить об удобстве эксплуатации?
По крайней мере, мне пришлось столкнуться со следующим проблемами после изготовления и запуска своей системы отопления:
- Через определённое время давление в системе постепенно снижалось, и требовалось доливать воду. Это вредно для системы и хлопотно.
- Более того, после добавления воды в систему ситуация стабилизировалась на некоторое время, а затем всё повторялось сначала. И так - несколько раз за отопительный сезон.
- Кроме того, диапазон разброса давления тоже вызывал некоторое недоумение. Расширительный бак есть, компенсировать температурное расширение воды, по расчёту, должен. Но по факту получается по-другому.
После некоторых размышлений я пришёл к выводу, что имеющиеся в сети рекомендации не позволяют добиться нормального результата. А для стабильной работы системы отопления нужны дополнительные настройки и регулировки.
Этап № 4
Поскольку всё посчитано, проверено, перепроверено по разным методикам, но всё равно работает нестабильно, то причина должна быть в чём-то другом.
Расчёты, выполненные до начала эксплуатации системы отопления, не соответствуют фактическим параметрам, полученным в рабочих условиях. В частности, при первичном заполнении системы водой вместе с ней в систему поступает некоторое, пусть и небольшое, количество воздуха. Кроме того, в зависимости от качества монтажа воздух в системе отопления может оставаться запросто. Поэтому, когда я залил в систему 295 литров воды, часть резервуара занимал воздух. После начала эксплуатации системы, в процессе неоднократного цикла нагрева - остывания, а также циркуляции воды в системе, воздух выводится из системы отопления. Соответственно, объём воды в системе за счёт вывода воздуха снижается. Давление в системе (в абсолютном значении) начинает падать.
Доливать воду, как я уже отмечал, бессмысленно. Так возникла идея поднять давление в самом баке. За счёт увеличения «начального стартового» давления в баке часть воды из бака компенсирует тот объём воздуха, который был выведен из системы в процессе эксплуатации.
Показания манометра (на фото справа) превысили начальное предустановленное давление в баке, до работы давление подпора было 0,5 бар, в процессе подкачки при эксплуатации давление выросло до 0,7 бар. Но «верить» показаниям будет не совсем правильно, так как бак в рабочем состоянии находится под дополнительным воздействием столба воды. Поэтому его показания в большей степени можно считать ориентировочными.
Кстати, в процессе манипуляций я выявил, что воздух из бака подтравливал через штуцер, что также приводило к постепенному снижению давления. Такую возможность нужно иметь в виду.
Обязательно обратите внимание рабочее давление в системе.
Как видно из фото, при температуре на выходе из котла 60 градусов, рабочее давление в системе составляет 1, 05 атм. Температура воды в обратке немного выше 40 градусов.
Выпуск воздуха и подкачку бака придётся выполнить несколько раз. Всё зависит от качества монтажа системы и, соответственно, наличия в ней воздуха.
Мне, например, пришлось это делать раз пять, с интервалом день-два. В итоге при открытых воздухоотводчиках воздух не идёт, только вода. На этом первую часть регулировки можно считать законченной.
Чтобы хоть как-то наглядно представить физическую сущность процессов настройки системы в рабочем режиме, посмотрим ещё раз на таблицу в тексте. Красным выделены начальные настройки. Зеленым цветом показано, что в процессе настрйки мы фактически изменяем стартовые параметры, которые смещаются вправо (зелёная стрелка) и которые примут какое-то промежуточное значение.
Следующая регулировка связана с окончательной настройкой рабочего давления в системе. В принципе, она может и не понадобиться, если вас всё устраивает. Если вы используете, как в моём случае, российский котёл, то допустимый рабочий диапазон давления очень маленький. Поэтому, если при максимальном нагреве котла рабочее давление в системе будет превышать допустимое, то потребуется его снизить. Это можно сделать экспериментальным путём. Я, например, рабочее давление в системе установил равным 0,9 атм при температуре воды в котле 60 гр. Это было сделано только для того, чтобы иметь «запас» по допустимому давлению при работе котла при максимальной температуре равной 95 градусов.
Нужно понимать, что полностью вывести воздух из системы не так просто, как кажется. Поэтому вполне возможно, что настройку придётся повторить через некоторое время. Для одной системы это придётся сделать через 2 - 3 месяца, для другой - может в следующий отопительный сезон. Самое главное, ни в коем случае нельзя добавлять воду из крана.
Ниже приведены параметры работы моей системы отопления, которых удалось добиться в результате настройки системы.
Рабочий цикл «нагрев - остывание»
(Измерения проводил при температуре «за бортом» минус 23,7 оС, в доме - плюс 23,6 оС)
- Нагревание (от 40 оС до 60 оС), время нагревания - 20 мин.
- Остывание (от 60 оС до 40 оС), время остывания - 1 час 25 мин.
- Таким образом, длительность одного полного цикла составляет (1час 25 мин.+ 20 мин.) = 1 час 45 мин.
- При указанных параметрах, рабочее давление, в цикле (40-60-40), меняется на 0,1 атм (если точно - 0,07 атм).
Некоторые замечания
- Настройка системы в вашем конкретном случае может занять большее время, чем у меня, так как многое зависит от конкретной реализации. А в отдельных случаях, когда в системе имеются большие недочёты, процесс может затянуться на очень долгое время. Возможно, у вас даже не получится вообще добиться приемлемого результата без проведения дополнительных работ (например, изменения мест установки воздухоотводчиков, замены отдельных приборов и т. д.).
- В моей системе котёл настроен на низкотемпературный режим работы (более 67 о С. вода не нагревается по определению). Это стало возможным благодаря тщательному утеплению дома. В случае большего перепада температур в котле диапазон давления в рабочем режиме системы может оказаться большим.
- Очень часто в форумах задают вопрос о допустимых изменениях давления для котла. Критерием правильности работы системы отопления можно считать следующие параметры работы системы отопления:
- В нижней граничной точке (минимальная температура воды в котле) давление не должно опускаться ниже значения в таблице.
- При максимальной температуре воды в котле рабочее давление не должно превышать максимально допустимое давление (если выше, нужно дополнительно, повторно настраивать систему).
При выполнении этих система не будет приносить вам никаких хлопот.
В нормально функционирующей системе отопления поддерживается перепад давления между прямым трубопроводом, по которому от котельной или теплотрассы подается теплоноситель, и обратным, по которому он подается на следующий круг, пройдя через радиаторы. Для различных объектов он составляет 0,2–0,25 МПа или 2–2,5 атмосферы. Именно благодаря этой разнице происходит постоянная циркуляция жидкости в контуре, причем с той скоростью, которая необходима для поддержания комфортной температуры воздуха во всех помещениях.
Оптимальные параметры рабочего давления в контуре отопления или напора, обеспечивающего этот перепад, определяются на этапе проектирования. При этом для различных объектов значение его разное и зависит от высоты здания, типа системы и используемого отопительного оборудования, а перепад более чем на 0,02 МПа или 0,2 атмосферы считается ненормальным.
Нормальное рабочее давление для различных объектов
Одноэтажный дом – 0,1–0,15 МПа или 1–1,5 атмосферы
малоэтажное здание (не более трех этажей) – 0,2–0,4 МПа или 2–4 атмосферы;
многоквартирный дом средней этажности (5–9 этажей) – 0,5–0,7 МПа или 5–7 атмосфер
высотные многоквартирные дома – до 10 МПа или 10 атмосфер.
Значение давления контролируется при помощи манометров, устанавливаемых на самых ответственных участках:
На вводе и выводе магистрали с теплоносителем (при централизованном отоплении);
перед отопительным котлом и после него (при индивидуальном отоплении);
перед циркуляционным насосом и после него (при принудительной циркуляции);
возле фильтров, клапанов и регуляторов давления.
Последствия выхода давления за пределы нормы
Даже небольшое отклонение давления от расчетного показателя грозит как минимум временными неудобствами. Температура в некоторых помещениях может снизиться, а других, напротив, вырасти. В том случае если на объекте системы горячего водоснабжения и отопления объединены в одну, недостаток давления также может стать причиной отсутствия воды на верхних этажах.
При значительном изменении перепада по различным причинам современное оборудование может автоматически отключиться, а устаревшее выйти из строя. Старые модели котлов, не оборудованные системами термоконтроля, при падении напора могут даже взорваться, что чревато значительными разрушениями.
Что необходимо делать для поддержания необходимого перепада давления в системе отопления:
1. Соблюдать установленные нормативы при проектировании и монтаже системы отопления, в первую очередь касающиеся расположения прямого и обратного стояков относительно друг друга и диаметров трубопроводов.
2. Учитывать изменение давления теплоносителя при изменении его температуры.
3. При невозможности обеспечить требуемый перепад при помощи статического давления использовать циркуляционные насосы.
4. Для автоматического регулирования рабочего давления в частных домах используют гидроаккумуляторы, которые позволяют компенсировать незначительный выход за пределы допустимых значений путем отбора части теплоносителя.
5. В многоквартирных домах аналогичную функцию выполняют регуляторы давления, устанавливаемые на байпасе насоса или между прямым и обратным стояками.
6. В некоторых случаях на крупных объектах для корректировки рабочего давления применяется трубопроводная арматура, обеспечивая возможность изменения диаметра трубопровода за счет частичного его перекрытия.
Основные причины падения рабочего давления и способы их устранения
Наиболее распространенные причины падения давления в системе отопления:
Утечка теплоносителя;
сокращение объема теплоносителя при удалении содержащегося в нем воздуха;
снижение температуры теплоносителя из-за неполадок котельного оборудования;
неполадки насосного оборудования (в системе с принудительной циркуляцией).
На наличие утечек указывает падение статического давления при отключении насоса, а также внешние признаки протечек на трубах и радиаторах. Если статическое давление не меняется, то причина в насосном оборудовании. При условии уменьшения объема теплоносителя из-за удаления пробок необходимо восстановить его, а при снижении температуры – проверить котел.
Основные причины роста рабочего давления в системе отопления:
завоздушивание системы;
сильное засорение фильтров;
ошибочная настройка или повреждение регулятора давления;
повышение объёма теплоносителя из-за неправильно работы регулирующей автоматики.
В первую очередь следует проверить состояние фильтров и воздушных пробок в системе, и при необходимости прочистить первые и удалить вторые. Работу автоматики можно проверить, отключив возможность подпитки системы. Проверить работу регулятора можно, попробовав скорректировать его настройки.
Для обеспечения надежной работы тепловой сети и абонентских установок необходимо ограничить изменение давления в системе допустимыми пределами. При этом особое значение имеет режим подпитки и изменение давления в обратной магистрали. Повышение давления в обратном трубопроводе может вызвать недопустимый рост давлений в отопительных системах, присоединенных по зависимым схемам. Падение давления приводит к опорожнению верхних точек местных систем и к нарушению циркуляции в них.
Для ограничения колебаний давления в системе в одной, а при сложном рельефе местности в нескольких точках сети изменяют давление в зависимости от режима работы системы. Такие точки называются точками регулируемого давления . В тех случаях, когда по условиям работы системы давление в этих точках поддерживается постоянным как при статическом, так и при динамическом режимах, они называются нейтральными .
Постоянное давление в нейтральной точке поддерживается автоматически подпиточным устройством.
В небольших по протяженности сетях, когда статическое давление может быть равно давлению у всасывающего патрубка сетевого насоса, нейтральная точка О устанавливается у всасывающего патрубка сетевого насоса (рис. 6.3). Давление подпиточного насоса, выбранное из условия заполнения системы водой, сохраняется неизменным и при динамическом режиме, что обеспечивает наиболее простую схему подпиточного устройства.
В разветвленных тепловых сетях (рис. 6.4) закрепление нейтральной точки на одной из магистралей не обеспечивает необходимой устойчивости гидравлического режима. Допустим, что нейтральная точка О закреплена на обратной магистрали района II (график 1). При сокращении расхода воды в сетях этого района потери давления в трубопроводах уменьшаются, что при постоянном давлении в точке О приводит к росту давления у всасывающего патрубка сетевого насоса и к соответствующему повышению давления в магистралях района I (график 2).
При прекращении циркуляции в сети района II , давление во всасывающем патрубке сетевого насоса повысится до статического. Это приведет к дальнейшему росту давления во всех точках системы района I (график 3) и может быть причиной аварий в абонентских системах.
Поэтому нейтральную точку не следует размещать ни на одной из работающих магистралей. Закрепление нейтральной точки должно быть сделано на специально выполненной перемычке у сетевого насоса. Во время работы насоса в перемычке происходит циркуляция воды. Падение давления в перемычке равно падению давления в сети (рис. 6.5, а ). Давление в нейтральной точке используется в качестве импульса, регулирующего величину подпитки.
При падении давления в системе и понижении давления в точке О увеличивается открытие регулятора подпитки РП и возрастает подача воды подпиточным насосом. С ростом давления в сети, например, при повышении температуры сетевой воды, давление в нейтральной точке возрастает, и клапан РП прикрывается, уменьшая подачу воды. Если после закрытия клапана РП давление продолжает расти, то дренажный клапан ДК сливает часть воды, давление восстанавливается.
Рис. 6.5. Пьезометрический график и схема подпитки сети с нейтральной точкой на перемычке сетевого насоса: АОВ – пьезометрический график перемычки;
I, II, III – пьезометрические графики соответственно районов I, II, III
Регулирование давления в сети можно осуществить с помощью регулировочных вентилей 1 и 2 на перемычке насоса (рис. 6.5, а ). Так, частичное прикрытие вентиля 1 увеличивает давление у всасывающего патрубка сетевого насоса, что приводит к росту давления в сети. При полностью закрытом вентиле 1 циркуляция в перемычке прекращается, и давление у всасывающего патрубка Н вс становится равным давлению в точке О. Давление в системе возрастает. Пьезометрический график перемещается вверх параллельно самому себе и занимает предельно высокое положение. Если закрыт регулировочный вентиль 2 (рис. 6.5), то давление на нагнетательном патрубке сетевого насоса становится равным давлению в нейтральной точке. Пьезометрический график переместится вниз до предельно низкого положения.
При сложном рельефе местности с большой разностью геодезических отметок или в случае присоединения группы зданий повышенной этажности не всегда представляется возможным принять одну величину гидростатического давления для всех абонентов. В этих условиях необходимо разделить систему на зоны с независимым гидравлическим режимом (рис. 6.6).
Основная нейтральная точка О закрепляется на перемычке сетевого насоса СН. Статическое давление S I – S I придерживается автоматически регулятором подпитки РП 1 и подпиточным насосом ПН 1 . Дополнительная нейтральная точка О II размещается на обратной линии в зоне II . Постоянное давление в ней поддерживается с помощью регулятора давления «до себя» РДДС. В случае прекращения циркуляции в сети и падения давления в верхней зоне РДДС закрывается, одновременно закрывается и обратный клапан ОК, установленный на подающей линии. Благодаря этому верхняя зона гидравлически изолируется от нижней. Подпитка верхней зоны осуществляется с помощью подпиточного насоса ПН II и регулятора подпитки РП II по импульсу давлений в точке О II .
Рис. 6.6. Пьезометрический график и схема тепловой сети с двумя нейтральными точками
Рассмотренная выше технология регулирования давления по так называемой нейтральной точке является общепринятой в учебной литературе, однако редко используется на практике. Как правило, в большинстве систем теплоснабжения основной точкой регулирования давления является точка в обратной магистрали теплоисточника во всасывающем трубопроводе сетевых насосов. Использование этой точки позволяет обеспечить надежную работу сетевых насосов, однако не гарантирует надежного гидравлического режима всей системы. Так, в открытых системах теплоснабжения при максимальном водоразборе возможно опорожнение верхних этажей зданий через обратную магистраль. На кафедре ТГВ УлГТУ разработана современная технология регулирования давления в тепловых сетях по давлению у критического, наиболее неблагополучного абонента (рис. 6.7).
В момент максимального водоразбора падает давление сетевой воды в обратной магистрали (линия 2’ на пьезометрическом графике). Снижение давления улавливает датчик давления, установленный на обратной магистрали теплосети в точке подключения «неблагополучной» местной системы отопления. Сигнал от датчика направляется на регулятор подпитки. Подпиточный насос увеличивает подачу воды из бака-аккумулятора в тепловую сеть до тех пор, пока давление не повысится до величины, обеспечивающей минимальный избыточный напор в обратной магистрали тепловой сети (линия 2” на пьезометрическом графике).
Зачастую нормальное функционирование гидравлической системы подачи воды, сантехнического оборудования, устройств и узлов, комфортное принятие ванны и осуществление иных гигиенических процедур зависит от оптимального давления. Большинство обывателей полагают, что работа системы заключается в простой подаче жидкости, стоит только открыть кран. В реальности эта система представляет достаточно сложную систему коммуникаций со своими техническими параметрами и характеристиками. Например, перепад напряжения при отоплении очень частое явление, иногда даже взрываются трубы.
Определение оптимального давления отопления
Параметром измерения уровня давления является 1 атмосфера или 1 бар, по своему значению они очень близки. Оптимальное давление воды в центральных городских магистралях регулируется специальными правилам, строительными нормативами (СНиП).
Такой средний показатель составляет 4 атмосферы. Узнать в отоплении перепад можно по приборам специализированного учета водного потребления. Данные параметры могут колебаться в диапазоне от 3 до 7 Бар. Следует помнить, что приближение уровня давления к максимальной отметке (7 и выше атмосфер) может негативно сказаться на работе высокочувствительной бытовой техники, сбоям в работе и даже поломкам. В этом случае также возможно повреждение трубопроводных соединений и вентилей, изготовленных их керамики.
Для избегания подобных неприятностей, как перепад, необходима установка и подключение к центральной водопроводной магистрали соответствующего сантехнического оборудования, способное выдержать скачки водяного напряжения, так называемые гидротехнические удары, с соответствующим прочностным резервом.
Таким образом, желательна установка смесителей, кранов, труб и иных водопроводных элементов, способных выдерживать давление в 6 атмосфер, а при сезонной опрессовке водопроводной магистрали – 10 Бар.
Влияние водяного давления на работу системы
Приобретая соответствующее сантехническое оборудование или бытовую технику, подключаемую к системе водопровода, нужно заранее ознакомиться с их техническими характеристиками. Одним из параметров является оптимальный уровень давления, при котором устройства будут работать в нормальном режиме, и перепад не будет наблюдаться.
Если в отоплении перепад происходит, то начинаются проблемы с обогревом помещения. Таким показателем для стиральных и посудомоечных машин считается давление в 2 атмосферы. Однако для ванн с автоматикой и поливочного оборудования для огорода или сада такое значение составляет уже 4 атмосферы.
Минимальный показатель водяного давления для водопроводных сетей автономного режима в частных домах должен быть не менее 1,5 – 2 атмосферы. При этом необходимо учесть, что к источнику водоснабжения может быть подключено несколько объектов потребления воды одновременно.
Также, создание необходимого напора воды особо актуально для частных домовладельцев на случай возникновения пожароопасной ситуации.
Регулировка давления в отоплении
В многоквартирных домах основной проблемой, связанной с функционированием водопровода, является маленький напор воды. Особенно это имеет важное значение для квартирантов верхних этажей и частных домовладельцев. При слабой подаче воды плохо работает бытовая техника – стиральные и посудомоечные машины, ванны со встроенной автоматикой, поливочная техника.
Повысить в отоплении перепад напряжения:
- установка и монтаж насосного оборудования, которое повышает интенсивность поступаемого водяного потока;
- оборудование специальной насосной станции, установление бака – накопителя.
Выбор способа увеличения водяного напряжения осуществляется с учетом потребностей в определенном суточном объеме подаваемой воды ее потребителем и лиц, проживающих с ним.
Врезка насосного оборудования для увеличения напора подачи воды в квартиру осуществляется в систему холодного водоснабжения, после чего производится его регулировка.
Для повышения водяного напряжения в отдельных узлах автономного водопровода можно установить дополнительные насосы в местах разбора.
Особенности использования систем автономного водоснабжения
К специфическим особенностям функционирования автономной водозаборной системы следует отнести необходимости забора и подачи воды с глубины из скважины или колодца, а также обеспечение нормального водоснабжения всех точек и узлов водопроводной системы даже в удаленных местах.
Выбирая насос для автономного водозабора, необходимо учитывать его производительность, а также производительность самой скважины. При малой скважинной производительности напор волы, естественно, будет недостаточен для удовлетворения бытовых и хозяйственных нужд частного домовладельца, а при большой – привести к порче оборудования и бытовой техники, а также возникновению течи.
Установка насосной автономной станции предполагает наличие бака – накопителя, который вкупе с гидроаккумулятором, обеспечивает нормальную потребность в воде при низком давлении системы или при полном ее отсутствии в водопроводной системе.
В отоплении регулировка давления до оптимального уровня осуществляется путем прокручивания специальных винтов – регуляторов, расположенных под крышкой реле давления, чтобы перепад напряжения не произошел.
Следует помнить, что насосная станция требует соответствующего обслуживания, необходимо регулярно проверять работу насоса и иных гидравлических элементов и узлов, чистить накопительный бак. При установке такого оборудования необходимо заранее позаботиться о достаточном пространстве для ее размещения, удобства обслуживания и ремонта. Сам аккумулятор гидравлического типа большого размера можно закопать в землю, предварительно сделав необходимую гидроизоляцию, установить в подвале или на чердаке загородного дома.
Каким должно быть давление в многоэтажке?
Из данной статьи вы узнаете, какое давление в системе отопления многоэтажного дома считается нормальным, о причинах его перепадов и способах устранения неполадок. Также речь пойдет о методах проверки контура на прочность и выборе оптимальных для системы радиаторов .
Давление в системе центрального отопления
Высокое давление в центральной системе отопления многоквартирного дома является необходимым для того, чтобы поднять теплоноситель на верхние этажи. В высотках циркуляция происходит сверху вниз. Подача осуществляется котельными при помощи нагнетателей. Это электрические насосы, разгоняющие горячую воду. От высоты здания зависит показание манометра на обратном потоке. Зная, какое давление в отопительной системе многоэтажного дома предполагается, подбирается соответствующее оборудование. Для девятиэтажного дома данный показатель будет составлять приблизительно три атмосферы. Расчет выполняется исходя из того, что одна атмосфера поднимает поток на десять метров. Высота потолков приблизительно 2,75 м. Также учтем зазор в пять метров на подвал и технический этаж. Исходя из этого расчета, можно узнать, какое должно быть давление в системе отопления многоэтажного дома любой высоты.
Распределение температур и давления в элеваторном узле многоквартирного дома
Центральные городские и жилищно-коммунальные сети разделены элеваторами. Элеватор — это узел, через который осуществляется подача теплоносителя в систему отопления многоэтажки. В нем происходит смешивание подачи и потока обратки, в зависимости от того, какое требуется давление для отопления многоквартирного дома. В конструкции элеватора есть смесительная камера с регулируемым отверстием. Оно называется сопло. Регулировка сопла позволяет менять температуру и давление в отопительной системе многоэтажного дома. Горячая вода в смесительной камере перемешивается с водой из обратного потока и вовлекает его в новый цикл. Изменив размер отверстия сопла, можно уменьшить или увеличить количество горячей воды. Это приведет к изменению температуры в радиаторах квартир и изменению давления. Температура в системе отопления дома на входе составляет 90 градусов.
Причины перепадов давления в отоплении многоквартирного дома
Давление обратки в отоплении многоквартирных домов ниже, чем подачи. Нормальное отклонение составляет два бара. В обычном режиме работы котельные подают теплоноситель в систему с давлением больше семи бар. В отопительную систему высотки доходит около шести бар. На поток воздействует гидравлическое сопротивление, а также ответвления в жилищно-коммунальных сетях. На обратке манометр покажет четыре бара. Перепад давления в отоплении многоквартирного дома может быть вызван:
- воздушной пробкой;
- утечкой;
- выходом из строя элементов системы.
На практике часто случаются перепады. Давление воды в системе отопления многоквартирного дома во многом зависит от внутреннего диаметра труб и температуры теплоносителя. Техническая маркировка условного прохода — ДУ. Для разливов используются трубы с условным проходом 60 — 88,5 мм, для стояков - 26,8-33,5 мм.
Важно! Трубы, соединяющие радиаторы отопления и стояк должны быть одинакового сечения. Также подача и обратка должны быть соединены между собой до батареи.
Самое главное чтобы в квартире было тепло. Чем горячее вода в радиаторах, тем выше давление в системе центрального отопления многоквартирного дома. Также выше температура на обратке. Для стабильной работы системы отопления вода из трубы обратного цикла должна быть фиксированной температуры.
Устранение перепадов
Устройство сопла элеватора
При понижении температуры обратного потока и изменении давления в трубах отопления в многоквартирном доме, регулируется диаметр сопла элеватора. При необходимости он рассверливается. Эта процедура должна быть согласована с предоставляющей услугу компанией (ТЕЦ или котельная). Нельзя допускать самодеятельности. В экстремальных ситуациях, когда под угрозой размораживание системы, из элеватора может полностью удаляться механизм регулировки. В этом случае теплоноситель попадает в коммуникации дома беспрепятственно. Такие манипуляции приводят к понижению давления в центральной системе отопления и значительному повышению температуры, до 20 градусов. Такое повышение может быть опасным для системы отопления дома и городских сетей в целом.
Повышение температуры рабочей среды из обратного потока связано с увеличением диаметра сопла, что приводит к уменьшению давления в отоплении многоквартирных домов. Для того чтобы понизить температуру, его следует уменьшить. Тут без сварочных работ не обойтись. Затем сверлом меньшего диаметра высверливается новое отверстие. Это уменьшит количество горячей воды в смесительной камере элеватора. Данная манипуляция проводится после остановки циркуляции теплоносителя. Если есть необходимость срочно, без остановки системы, уменьшить температуру обратки, частично перекрываются вентили. Но это может быть чревато последствиями. Металлические заслонки запорной арматуры создают барьер на пути теплоносителя. В результате повышается давление и сила трения. От этого увеличивается износ заслонок. В случае если он достигнет критического уровня, заслонка может оторваться от регулятора и полностью перекрыть поток.
Особенности автономного отопления
Нормальный показатель для замкнутого контура 1,5 -2,0 бара, что намного отличается от давления в трубах центрального отопления. Причиной понижения может быть:
- разгерметизация - при появлении течи или микротрещин, через которые может убегать вода. Визуально это может быть незаметно, так как незначительное количество воды успевает испариться;
- уменьшение температуры теплоносителя. Чем меньше температура воды, тем меньше ее расширение;
- наличие автономных регуляторов давления, которые стравливают воздух. Они устанавливаются для удаления воздушных пробок. Часто подтекают;
- изменение радиуса условного прохода труб. Пластиковые трубы при нагревании могут менять свою геометрию — они становятся шире.
От показателя давления в системе отопления зависит не только циркуляция теплоносителя, а и исправность оборудования. Чтобы предотвратить понижение и повышение давления на любом участке системы, устанавливается расширительный бачок. Это металлическая емкость с резиновой мембраной внутри. Мембрана делит бачок на две камеры: с водой и воздухом. Вверху есть клапан, через который выходит воздух при экстремальном повышении давления. Оно может произойти за счет чрезмерного подогрева жидкости. После того как вода остынет и уменьшиться в объёме, давления в системе будет недостаточно, ведь воздух вышел. Расчет объёма расширительн ого бака осуществляется исходя из общего объёма теплоносителя в системе.
Выбор радиатора
Важно подобрать оптимальный по показателям радиатор для системы отопления
- в частном до 3 бар;
- рабочее давление в системе отопления многоквартирного дома составляет 10 бар.
Помимо этого нужно учитывать периодические проверки надежности системы отопления, так называемые гидроудары.