На стадии проектирования системы отопления частного дома давление оговаривается в жестких рамках. На многих участках разводки системы проектом устанавливаются устройства его контроля и поддержания. Мы расскажем вам о том, каким должно быть давление и о чем говорит любое отклонение от нормы.
Для чего нужно давление в системе отопления
В расчет принимается только избыточное давление в системе, превышающее естественное атмосферное. Именно его показывают манометры, и его нужно контролировать. Включает в себя:
- Статическое — давление столба жидкости, равное высоте контура отопления от самой верхней точки до ее основания.
- Динамическое — давление, создаваемое насосом, а также в ходе конвективного движения жидкости по трубам и каналам.
Однако оно не постоянно и регулярно меняется в ходе эксплуатации за счет:
- теплового расширения теплоносителя при нагреве;
- уменьшения объема теплоносителя при остывании;
- линейного расширения труб;
- наличия воздуха;
- локально, в точках с изменением сечения канала, запорной арматуре, точке соединения труб с отличным диаметром.
В нормальном состоянии весь контур отопления — это сбалансированная гидродинамическая система, в которой поддерживается постоянный и равномерный ток теплоносителя и с эффективным теплопереносом между котлом и воздухом в помещении, как крайними точками всей системы. Учитывать следует несколько граничных факторов:
- При снижении давления ниже атмосферного увеличивается риск закипания теплоносителя при температуре ниже 100 °С. Повышается риск попадания газа, водяного пара в трубы и образования воздушных пробок, способных перекрыть ток воды.
- При повышении увеличивается КПД отопления. С ростом давления снижается гидродинамическое сопротивление всех элементов контура, а также поддерживается переходное или турбулентное движение воды.
- С чрезмерным повышением возрастает риск поломок. При превышении допустимого давления для самого слабого звена в контуре возможно образование протечки или разрыва.
В системе с естественной циркуляцией давление лишь немногим выше статического и формируется лишь за счет высоты самого верхнего уровня воды в контуре.
В системе с принудительной циркуляцией давление задается рядом регулирующих устройств, и от правильного выбора его значения зависит работоспособность обогрева в доме.
Выбор оптимального давления
Для естественной циркуляции давление задается позицией расширительного бака. Он устанавливается в самой верхней точке контура и нужен для компенсации теплового расширения воды или для сброса воздуха. Уровень установки бака и наполнения задает общее давление в системе. На каждые десять метров высоты водяного столба давление в нижней точке повышается примерно на 1 атм.
На практике расширительный бак подключается к верхней точке разводки непосредственно над котлом. От этой точки отводится раздатка, коллектор, труба большого диаметра, проходящая по периметру отапливаемого помещения с постоянным уклоном. Бак желательно поднять над раздаткой еще метров на 5–7 так, чтобы в любой части контура, где поддерживается циркуляция теплоносителя, создавалось избыточное давление. Это повысит КПД отопления.
С принудительной циркуляцией весь контур герметичен, а давление задается изначально при заполнении теплоносителем, регулируется с помощью расширительного бака мембранного типа.
Давление в контуре принимает минимальное значение в холодном состоянии и максимальное при нагреве теплоносителя до рабочей температуры. Номинальное рабочее давление рассчитывается для определенной температуры теплоносителя.
Номинальное избыточное давление подбирается таким образом, чтобы при любом естественном изменении в ходе нагрева или охлаждения теплоносителя, труб, теплообменника и радиаторов фактическое значение:
- не опустилось ниже нуля, то есть меньше атмосферного;
- не превысило допустимый порог для самого «слабого» звена в контуре.
На практике допустимый диапазон значений получается широким, потому следует отталкиваться от верхнего порога, не забывая, что при повышении давления в системе отопления его КПД повышается.
При выяснении самого «слабого» звена, устройства или элемента разводки следует учитывать, что допустимое давление зависит от температуры. Например, с повышением температуры для полимерных труб сильно занижается допустимое максимальное рабочее давление, при котором гарантируется их безотказная работа.
Информацию о допустимых условиях эксплуатации следует брать из технической документации к оборудованию и материалам, из которых монтируется система отопления. Учитывая высокую степень стандартизации, можно с уверенностью сказать, что закрытая система отопления будет настроена в пределах от 1,5 до 3–4 атмосфер. Расширительные баки, группы безопасности, котлы и циркуляционные насосы чаще всего конструируются и производятся именно для работы в этом диапазоне.
Нормализация давления
Чтобы поддерживать постоянное давление и компенсировать тепловое расширение теплоносителя и конструкционных элементов, используется расширительный бак.
Когда теплоноситель, нагреваясь, увеличивает свой объем, излишек поступает в него. Как только температура падает, теплоноситель сжимается, из расширительного бака жидкость поступает обратно в контур, сохраняя рабочий объем жидкости.
Для открытого типа отопления расширительный бак является достаточным устройством для компенсации теплового расширения, а заодно и для отвода воздуха.
В закрытых, герметичных системах отопления потребуется:
- Расширительный бак мембранного типа.
- Воздухоотводчик.
- Предохранительный клапан.
Бак представляет собой герметичную емкость, внутри которой объем разделен на две части с помощью эластичной мембраны. С одной стороны имеется доступ теплоносителя через штуцер для подключения, с другой воздушная камера, в которой создается избыточное давление, как у автомобильных камер в колесах. Излишки теплоносителя при расширении поступают в бак, отводя мембрану в сторону воздушной камеры.
Для определения граничных значений и решения проблем с превышением допустимого давления или образованием газовых карманов используется группа безопасности с включенным в ее состав манометром, автоматическим воздухоотводчиком и предохранительным клапаном. Клапан срабатывает при превышении заданного максимального значения давления в контуре отопления и сбрасывает часть теплоносителя.
Способ контроля и диагностика
Для контроля используются манометры. Это могут быть датчики с цифровым или аналоговым выходом для подключения к микроконтроллеру или же классические модели с циферблатом и стрелкой.
За счет наличия динамического давления, напора, создаваемого насосом, а также различных сопротивлений элементов разводки давление в контуре не постоянно в различных точках. Важно знать значения:
- До и после котла.
- На входе и выходе циркуляционного насоса (каждого, если их несколько).
- Аналогично с двух сторон от фильтра грубой очистки.
- В расширительном баке.
Учитывая последовательное подключение всех указанных элементов, потребуется всего два-три манометра, чтобы получить полное представление о состоянии системы.
1 — котел; 2 — группа безопасности с расширительным баком; 3 — радиаторы отопления; 4 — фильтр грубой очистки; 5 — циркуляционный насос; 6 — манометры
Диапазон измерения и шкала манометра должна соответствовать возможным изменениям давления в системе, однако без излишнего запаса, чтобы не потерять в точности. Видя, например, падение напора после фильтра грубой очистки всего на 0,2–0,3 бара, можно судить о том, что его пора чистить.
Изменения давления в контуре в целом или на отдельном участке дают явный однозначный сигнал о поломке или другой проблеме, требующей немедленного решения. Точную диагностику сможет выполнить специалист, однако, опираясь на информацию, указанную в инструкции к котлу или циркуляционному насосу, и значения манометров, можно самостоятельно выяснить причину, по которой система отопления теряет эффективность работы и батареи стали хуже обогревать помещение.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
