В замкнутых системах отопления теплоноситель – вода или незамерзающая жидкость – неизбежно оказывает давление на стенки труб и рабочее оборудование. Давление воды используется в проектировании как один из ключевых параметров системы отопления, а также принимается в расчёт для проверки её исправности.
Давление в трубах отопления позволяет определить, насколько правильно функционирует вся система.
Давление в трубах принято разделять на несколько видов:
- Статическое (манометрическое) – физическое воздействие на стенки трубопровода, оказываемое теплоносителем в спокойном состоянии. В летний период, когда системы отопления в домах не эксплуатируются, по показателям манометром можно определить статическое давление.
- Динамическое (рабочее) — давление воды с учётом нагрева и движения по замкнутому периметру. Динамическое давление всегда выше статического из-за расширения жидкости под воздействием температуры.
- Допустимое (максимальное) — предельно возможное давление в системе, при котором все оборудование работает исправно.
Прописанные нормы и правила регламентируют, какими должны быть показатели температуры и влажности в отопительном контуре.
Согласно требованиям СНиП, давление и температура горячей воды в замкнутой системе должны быть такими, чтобы воздух в комнатах стабильно нагревался до 20-22°С при относительной влажности 30-45%.
Чем больше этажей в доме, тем выше уровень статического давления, для того чтобы вода в трубах равномерно поднималась до верхних этажей используют мощные насосы.
Каким должно быть рабочее давление
Рабочее давление — это сумма статического и динамического давления. От его значения зависит безопасность работы всей отопительной линии.
Это важно! Нормальное давление теплоносителя – необходимое условие для исправной и эффективной работы системы. Поддерживать его на установленном уровне нужно, чтобы температура в отапливаемых помещениях находилась в диапазоне допустимых значений.
С учётом различных факторов, рабочее давление в системах должно составлять:
- 2-4 атмосферы – для зданий до 5 этажей;
- 5-7 атмосфер – для домов в 9-10 этажей;
- от 12 атмосфер – для зданий от 10 этажей и выше.
Давление, которое должно быть в системе отопления многоквартирного дома, регламентируется СНиПами и установленными нормами. При расчете берут во внимание диаметр труб, типы трубопровода и отопительных приборов, расстояние до котельной, этажность.
Виды давления
Говоря о давлении в системе отопления, подразумевают 3 его вида:
- Статическое (манометрическое). При выполнении расчетов его принимают равным 1атм или 0,1 МПа на 10 м.
- Динамическое, возникающее при включении в работу циркуляционного насоса.
- Допустимое рабочее, представляющее собой сумму двух предыдущих.
В первом случае это сила давления теплоносителя в радиаторах, запорной арматуре, трубах. Чем выше этажность дома, тем большее значение приобретает этот показатель. Чтобы преодолеть подъем столба воды применяют мощные насосы.
Второй случай - это давление, возникающее в процессе движения жидкости в системе. А от их суммы - максимального рабочего давления, зависит работа системы в безопасном режиме. В многоэтажном доме его величина достигает 1 МПа.
Требования ГОСТ и СНиП
В современных многоэтажных домах монтаж системы отопления осуществляют, опираясь на требования ГОСТа и СНиП. В нормативной документации оговорен диапазон температур, которые центральное отопление должно обеспечить. Это от 20 до 22 градусов С при параметрах влажности от 45 до 30%.
Чтобы достичь этих показателей, необходим просчет всех нюансов в работе системы еще при разработке проекта. Задача теплотехника - обеспечить минимальную разность значений давления жидкости, циркулирующей в трубах, между нижними и последними этажами дома, сократив тем самым теплопотери.
На реальную величину давления влияют следующие факторы:
- Состояние и мощность оборудования, подающего теплоноситель.
- Диаметр труб, по которым теплоноситель циркулирует в квартире. Бывает, что желая повысить температурные показатели, хозяева сами меняют их диаметр в большую сторону, снижая общее значение давления.
- Расположение конкретной квартиры. В идеале это не должно иметь значения, но в действительности существует зависимость от этажа, и от удаленности от стояка.
- Степень износа трубопровода и нагревательных приборов. При наличии старых батарей и труб не следует ожидать, что показатели давления останутся в норме. Лучше предупредить возникновение нештатных ситуаций, заменив отслужившую свое теплотехнику.
Как меняется давление от температуры Проверяют рабочее давление в высотном доме при помощи трубчатых деформационных манометров. Если при проектировании системы конструкторы заложили автоматическую регулировку давления и его контроль, то дополнительно устанавливают датчики разных типов. В соответствии с требованиями, прописанными в нормативных документах, контроль осуществляют на наиболее ответственных участках:
- на подаче теплоносителя от источника и на выходе;
- перед насосом, фильтрами, регуляторами давления, грязевиками и после этих элементов;
- на выходе трубопровода из котельной или ТЭЦ, а также на вводе его в дом.
Обратите внимание: 10% разницы между нормативным рабочим давлением на 1 и 9 этаже - это нормально.
Давление в летний период
В период, когда отопление бездействует как в теплосети, так и в системах отопления поддерживается давление, величина которого превышает статическое. В противном случае в систему попадет воздух и трубы начнут коррозировать.
Минимальное значение этого параметра определяется высотой здания плюс запас от 3 до 5 м.
Как поднять давление
Проверки давления в отопительных магистралях многоэтажных домов нужны обязательно. Они позволяют анализировать функциональность системы. Падение уровня давления даже на незначительную величину, может стать причиной серьезных сбоев.
При наличии централизованного отопления систему чаще всего испытывают холодной водой. Падение давления за 0,5 часа на величину большую, чем 0,06 МПа указывает на наличие порыва. Если этого не наблюдается, то система готова к работе.
Непосредственно перед стартом отопительного сезона выполняют проверку водой горячей, подаваемой под максимальным давлением.
Изменения, происходящие в системе отопления многоэтажного дома, чаще всего не зависят от хозяина квартиры. Пытаться повлиять на давление - затея бессмысленная. Единственное, что можно сделать, устранить воздушные пробки, появившиеся из-за неплотных соединений или неправильно выполненной регулировки клапана спуска воздуха.
На наличие проблемы указывает характерный шум в системе. Для отопительных приборов и труб это явление очень опасно:
- Расслаблением резьбы и разрушениями сварных соединений во время вибрации трубопровода.
- Прекращением подачи теплоносителя в отдельные стояки или батареи в связи со сложностями с развоздушиванием системы, невозможностью регулировки, что может привести к ее размораживанию.
- Понижением эффективности системы, если теплоноситель прекращает движение не полностью.
Чтобы предотвратить попадание воздуха в систему необходимо перед ее испытанием в рамках подготовки к отопительному сезону осмотреть все соединения, краны на предмет пропускания воды. Если услышите характерное шипение при пробном запуске системы, немедленно ищите утечку и устраняйте ее.
Можно нанести на стыки мыльный раствор и там, где герметичность нарушена, будут появляться пузырьки.
Иногда давление падает и после замены старых батарей на новые алюминиевые. На поверхности этого металла от контакта с водой появляется тонкая пленка. Побочным продуктом реакции является водород, за счет его сжимания давление снижается.
Вмешиваться в работу системы в этом случае не стоит - проблема носит временный характер и со временем уходит сама по себе. Это происходит исключительно в первое время после монтажа радиаторов.
Повысить напор на верхних этажах высотного здания можно путем установки циркуляционного насоса.
Минимальное давление
Из условия, когда перегретая вода в системе отопления не вскипает, принимается минимальное давление.
Определить его можно следующим образом:
К высоте дома (геодезической) добавляют запас приблизительно 5 м, чтобы избежать завоздушивания, плюс еще 3 м на сопротивление системы отопления внутри дома. Если на подаче давление недостаточное, то батареи на верхних этажах останутся непрогретыми.
Если взять 5-этажный дом, то на подаче минимальное давление должно иметь значение:
5х3+5+3=23 м = 2,3 ата = 0,23 Мпа
Перепад давления
Чтобы отопительная система нормально выполняла свои функции, перепад давлений, представляющий собой разность между его величинами на подаче и обратке, должен быть определенной и постоянной величины. В числовом выражении он должен быть в пределах от 0,1 до 0,2 МПа.
Отклонение параметра в меньшую сторону свидетельствует о сбое в циркуляции теплоносителя по трубам. Колебание в сторону увеличения показателя - о завоздушивании отопительной системы.
В любом случае нужно искать причину изменения, иначе отдельные элементы могут выйти со строя.
Если давление упало, то проверяют на наличие утечек: отключают насос и наблюдают изменения статического давления. Если оно продолжает снижаться, то ищут место повреждения путем последовательного выведения из схемы разных участков.
В случае, когда статический напор не меняется, то причина кроется в неисправности оборудования.
Стабильность перепада рабочего давления изначально зависит от проектировщиков, от выполненных ими расчетов по гидравлике, а затем правильного монтажа магистрали. Нормально функционирует отопления многоэтажки, при монтаже которого учтены следующие моменты:
- Подающий трубопровод, за редким исключением, находится вверху, обратный внизу.
- Разливы выполнены из труб сечение от 50 до 80 мм, а стояки и подвод к батареям - от 20 до 25 мм.
- В отопительную систему в байпасную линию насоса или перемычку, соединяющую подачу и обратку врезаны регуляторы, гарантирующие, что даже при резких перепадах давления завоздушивание не появится.
- В схеме теплоснабжения присутствует запорная арматура.
Идеальных условий эксплуатации отопительной системы не существует. Всегда есть потери, снижающие показатели давления, но все же они не должны выходить за пределы регламентированными Строительными нормами и правилами РФ СНиП 41-01-2003.
Отопительная система многоэтажных зданий - достаточно сложна, и может нормально работать лишь в том случае, если будут соблюдены все необходимые требования, к которым в обязательном порядке относится поддержание нормального рабочего давления. От значения этого параметра напрямую зависит полноценная циркуляция теплоносителя, а в результате - качество необходимой теплоотдачи. И что еще очень важно, нормальное давление - это залог долговечности и надежности работы всей системы отопления в целом , снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций.
Итак, рабочее давление в системе отопления - как проверить норму, причины снижения и увеличения ? Такой вопрос достаточно часто возникает у собственников квартир в нескольких случаях. Чаще всего поводом становится неудовлетворительный обогрев жилья, то есть снижение температуры теплоносителя. Важно иметь понятие об этом параметре и при необходимости произвести ремонтные работы внутриквартирного контура или его полную замену. В связи с этим и стоит рассмотреть аспекты, напрямую связанные с действующими нормами и стандартами. Полезно будет также ознакомиться с причинами возможных отклонений и способами их устранения.
Давление в центральной системе отопления подразделяют на опрессовочное и рабочее.
- Опрессовочным называют давление, которое создается в системе при проведении ее испытании после выполнения каких-либо монтажных или ремонтно-восстановительных работ. Как правило, проводится опрессовка и перед началом очередного отопительного сезона. Этот комплекс мероприятий предполагает ограниченную по времени повышенную нагрузку на элементы системы. Подобный процесс необходим для того, чтобы проверить работоспособность отопления, надежность соединений в контурах, целостность и должную проходимость труб и радиаторов системы, так как в процессе ее работы могут возникнуть перепады давления.
- Рабочим считается такое давление, при котором система должна функционировать постоянно, в течение всего отопительного периода.
Рабочий показатель давления включает статическую и динамическую составляющие:
- Статическим является то давление, которое создается под естественным напором воды, поднимающейся по каналам труб. Чем выше стояки (соответственно, чем больше этажей в доме), тем значительнее ее параметр.
- Динамическим называют искусственно созданное давление, которое возникает при воздействии на поток воды циркуляционных насосов.
В многоэтажных строениях теплоноситель в системе отопления чаще всего сначала подается на верхние этажи, и для его подачи без насосов не обойтись. Причем , чем выше здание, тем больший должен быть напор, а поток приобретает весьма немалую скорость. Для девятиэтажных домов норматив давления установлен в 5÷7 технических атмосфер (бар), что соответствует примерно 50÷70 метрам водяного столба или, если исходить из стандартов системы СИ — 0,5÷0,7 МПа. Если дом имеет большее количество этажей, то давление требуется уже выше -7÷10 технических атмосфер (70÷100 м вод. ст. или 0,7÷1,0 МПа). Рабочее давления в отопительном контуре самого верхнего и нижнего этажа не должно различаться более чем на 10%, а опрессовочное – на 20%.
Чаще всего, в среднестатистическом городском многоэтажном доме , рабочее давление на трубе подачи теплоносителя составляет 6 атмосфер, а на «обратке» - 4÷4,5 атмосфер. Однако, нужно отметить, что на показатели давления в системе влияет много факторов. В том числе важна и чистота внутренних каналов труб магистралей и контуров.
В автономной системе частного дома или квартиры за давлением и температурой теплоносителя должен следить сам владелец. Для этого в области котла устанавливаются специальные приборы (манометр и термометры), которые предназначены для контроля за этими параметрами. Чаще всего в настоящее время в автономных системах необходимое давление создается с помощью циркуляционного насоса, то есть принудительно. Хотя, и системы с естественной циркуляцией (за счет разницы плотности горячей и остывшей воды) применяются все еще довольно широко.
Почему могут возникать перепады давления?
Как уже было сказано ранее, в многоэтажных домах рабочее давление может зависеть от количества этажей, а также от целого ряда других факторов.
Отклоняться от установленных норм показатели давления могут по следующим причинам:
- Самой распространенной предпосылкой для снижения давления в старых домах является зарастание внутренних поверхностей труб и радиаторов известковыми отложениями и мусором.
- Давление может резко упасть при отсутствии электроэнергии в котельной, где установлены циркуляционные насосы. Не исключается и выход таких насосов из строя. И вообще - устаревшее, давно не меняющееся оборудование в котельных может привести к снижению КПД всей системы.
- Причиной часто становится появление утечки теплоносителя, то есть разгерметизация системы.
- Имеет значение и нормальная температура в помещении, где оборудован элеваторный узел, от которого идет «раздача» теплоносителя на стояки. При отрицательных температурах узел может отреагировать повышением давления в системе.
- Порой причина кроется в непродуманных действиях хозяев квартир. Это может быть самовольная замена труб с завышенным или, наоборот, зауженным диаметром, установка кранов на байпасах, монтаж дополнительных секций вратарей отопления или установка теплообменных приборов завышенной тепловой мощности, вывод радиаторов в лоджии или же на балкон.
- « Врагом» нормальной работы системы всегда бывают воздушные пробки в радиаторах отопления, если хозяева не следят за своевременной проверкой и выпуском воздуха.
- Низкое качество теплоносителя центральной отопительной системы также может привести к нестабильности давления.
- Перепады всегда отмечаются при подготовительных работах перед отопительным сезоном, когда идет опрессовка системы. Аналогично - и после проведения ремонтных или модернизационных работ по замене радиаторов или участков трубопровода, при испытательных нагрузках, когда давление повышается в 0,5÷1,5 раза. Эти мероприятия производятся до начала отопительного сезона для заблаговременного выявления уязвимых участков системы, чтобы они не проявились позднее, в холодное время года. Вот тогда это станет настоящей проблемой, так как, проводя ремонт, приходится полностью отключать от отопления один или даже несколько домов.
- Гидроудары - кратковременное резкое повышение давления, которое невозможно предусмотреть. Поэтому , приобретая новые радиаторы, нужно изучить их характеристики, так как они должны иметь запас прочности. Так, если при опрессовке системы, давление поднимается до 10 атмосфер (бар), то нужно выбирать радиаторы, рассчитанные на 13÷15 атмосфер.
Контроль за давлением и температурой осуществляют общедомовой контрольно-измерительные приборы, стоящие в теплопункте (на элеваторном узле). При желании самостоятельно контролировать состояние своего участка системы отопления, эти приборы могут быть установлены и в квартире. Их обычно ставят на входе теплоносителя в радиатор.
Как бороться с перепадами давления
Особенности центральных систем отопления
Следует правильно понимать, что в тепломагистралях, идущих от котельных или ТЭЦ к потребителям, уровень давления и температуры теплоносителя значительно отличается от того , что подается в квартиры. Естественно, его необходимо снизить до безопасных величин, соответствующих стандартам.
Настройка внутридомовой температуры теплоносителя и давления в контурах системы отопления производится регулировкой элеваторного узла, который чаще всего располагается в подвале многоэтажного дома. В этой конструкции происходит смешивание горячей воды, подаваемой в контур отопления из магистрали, и остывшего теплоносителя обратки.
В конструкцию элеваторного узла входит так называемая смесительная камера, оснащенная соплом, размер которого и регулирует поступление горячей воды в домовую систему отопления. Так как поступающий из центрального трубопровода теплоноситель имеет очень высокую температуру, перед тем, как попасть в отопительный контур дома, он смешивается с остывшей водой «обратки».
На иллюстрации выше представлена основная рабочая часть элеваторного узла со смесительной камерой и соплом. На схеме ниже расположение этого элемента выделено желтым эллипсом.
1 - магистраль центральной подачи горячего теплоносителя.
2 - труба «обратки» центральной магистрали.
3 - задвижки, отключающие внутридомовую систему от центральной тепловой магистрали.
4 - фланцевые соединения.
5 - фильтры-грязевики, для предотвращения засорения труб внутридомовой системы нерастворимыми включениями или мусором, от которых трудно полностью избавиться в центральных магистралях.
6 - манометры для постоянного контроля за давлением на разных участках системы. Обратите внимание – манометры стоят как на магистральных трубах, то есть до элеваторного узла, так и после него. Именно по последнему и контролируется уровень давления во внутридомовой системе.
7 - термометры, также показывающие температуру на разных участках общей системы: tц – в центральной магистрали, на входе, tс – в трубе подачи внутридомовой системы отопления, tос и tоц – в обратке системы и централи соответственно.
8 - основной рабочий узел, то есть сам элеватор.
9 - труба-перемычка, обеспечивающая подачу остывшего теплоносителя из обратки в смесительную камеру элеваторного узла.
10 - задвижки, дающие возможность отключения внутридомовой разводки системы отопления от элеваторного узла. Это нужно, например, для проведения тех или иных профилактических или ремонтно-восстановительных работ.
11 - труба подачи внутридомовой разводки, в которую подаётся теплоноситель нужной температуры ми под установленным нормами давлением .
12 - труба обратки внутридомовой разводки.
Понятно, что схема дана со значительным упрощением, просто для демонстрации принципа работы элеватора. На самом деле этот элеваторный узел выглядит намного сложнее, и разобраться в его конструкции могут только специалисты теплосетей.
За стабильностью работы элеваторного оборудования должны следить только специалисты теплосетей. Они осуществляют контроль за показателями давления и температуры, проводят технические осмотры, выполняют профилактические мероприятия и, в случае выхода из строя приборов, заменяют их на исправные. Таким образом, большая часть проблем с недостаточностью или избытком давления во внутридомовой системе может быть решена путем правильной регулировки элеваторного узла и контролем за его работой.
Сочетание простоты принципа работы и надежности – элеваторный узел системы отопления
Несмотря на внедрение инновационных систем регулировки, от использования несложных по принципу действия элеваторных узлов отказываться не спешат. И вряд ли в скором будущем такое произойдет . Чтобы подробнее узнать, как функционирует , из каких приборов состоит, как он рассчитывается и обслуживается - обо всем этом читайте в специальной публикации нашего портала.
Однако, некоторые нюансы могут зависеть и от владельцев квартир.
- Так, например , стандартные стояки трубопровода имеют диаметр условного прохода 25÷33 мм. Такой же диаметр должны иметь и трубы отопительного контура квартиры. Если возникла необходимость замены определенного участка трубопровода, то новая труба, врезаемая вместо поврежденного отрезка, должна иметь такой же диаметр, что и удаленная - не уже и не шире.
- Необходимо регулярно производить внимательный осмотр отопительного контура квартиры, особенно тщательно проверяя соединения труб и радиаторов.
- Периодически необходимо стравливать воздух из радиаторов. Особенно это актуально для квартир, расположенных на последнем этаже дома. Современные батареи поступают в продажу уже оснащенными специальными клапанами, поэтому производить обслуживание приборов не составит труда. Если нет – придётся установить на батареи краны Маевского или автоматические воздухоотводчики.
- Чтобы для отопительного контура квартиры не были страшны гидроудары, которые, к сожалению, не исключены при проведении пробных пусков центральной системы перед отопительным сезоном, на трубу, подающую в квартиру теплоноситель, в начале , контура, врезается специальный прибор - редуктор давления. Он предотвращает негативное влияние резких скачков давления на радиаторы и соединения труб.
Давление в автономной системе отопления частного дома
Чаще всего система отопления частного дома подразумевает наличие котла, оснащенного теплообменником. Этот элемент и является, наверное, наиболее «слабым звеном» с точки зрения давления. Большинство теплообменников рассчитано на барическую нагрузку, нее превышающую 5, максимум 7 атмосфер.
В связи с тем, что предельно допустимое давление отопительного контура определяется по самому неустойчивому к нему элементу, которым и является теплообменник, это значение и является определяющим нормативом для автономного отопления. Поэтому , приобретая отопительный агрегат, необходимо обратить особое внимание, на какое давление он рассчитан. Но «трагедии» в этом никакой нет - как правило, для одноэтажного дома или автономного отопления в квартире вполне достаточно показателя в 2÷3 атмосферы (0,2÷0,3 Мпа или 20÷30 метров водяного столба).
Если же в отопительной автономной системе предусмотрен открытый расширительный бак, то волноваться о том, что может возникнуть опасное для целостности труб и радиаторов давление, вообще не приходится. Единственное, о чем нельзя забывать - установив такую конструкцию, необходимо внимательно следить за тем, что в системе достаточное количество теплоносителя, так как он имеет свойство испаряться.
Если в отопительном контуре установлен открытый расширительный бачок, то давление никогда не будет выше статического максимума. Это обеспечивает безопасность элементам системы отопления, но не всегда отличается эффективностью обогрева дома, именно из-за того, что давление слишком низкое. Объясняется просто - теплоноситель, медленно двигаясь по каналам контура и преодолевая и гидравлическое сопротивление, довольно быстро теряет свой тепловой потенциал, а подходя к «обратке» в котельной, он становится практически холодным. Поэтому котлу приходится работать практически беспрерывно, поддерживая установленную температуру. В связи с этим топливо будет расходоваться неэкономно, и платить за него придется немаленькие суммы.
В наше время наблюдается устойчивая тенденция отказа от подобных решений, в пользу систем с принудительной циркуляцией и мембранным расширительным баком. Тем более, что в специализированных магазинах представлен очень широкий выбор циркуляционных насосов с различными паспортными показателями производительности и создаваемого напора.
Если же монтируется закрытая система отопления с установленным в ней насосом и герметичным мембранным расширительным баком , то в целях постоянного контроля за текущими параметрами, на трубу подачи теплоносителя устанавливается манометр. Кроме него, в эту так называемую «группу безопасности» входят такие элементы, как автоматический или ручной воздухоотводчик и предохранительный клапан, который сработает, если давление в системе превысит допустимый порог.
Автономное отопление в квартире многоэтажного дома
В последние годы все больше жильцов квартир многоэтажных домов принимают решение обзавестись автономной системой отопления, так как, несмотря на высокую стоимость оборудования и проблемы с узакониванием, окупаемость всех затрат достаточно велика.
Главными преимуществами автономного обогрева квартире является то, что оплату за тепло придется производить только в зимний период, и только по факту потребленного энергоносителя. Кроме этого, появляется возможность включения обогрева в межсезонье, когда центральная система еще не функционирует или уже отключена.
Однако, обустраивая в квартире автономное отопление, нужно помнить, что контроль за его исправностью и безопасной эксплуатацией, в том числе и регулировка давления и температуры, ложится на собственника жилья. В связи с этим , его установку и первоначальный запуск не стоит производить самостоятельно - этот процесс должны произвести специалисты, имеющие специальный допуск к работе с газовым оборудованием.
Основные элементы и агрегаты автономной системы отопления чаще всего устанавливаются в помещении кухни, так как именно к ней подведены все необходимые для ее обустройства коммуникации, такие, как газ и вода.
Теперь нужно рассмотреть вопрос о том, что может стать причиной нестабильности давления в автономной системе отопления квартиры.
- Чаще всего давление в системе может быть снижено из-за утечки теплоносителя, которое может происходить на соединениях труб, на входах в радиаторы или на воздухоотводчике . Поэтому, если манометр показывает снижение давления в системе, необходимо сразу же произвести ревизию всего контура, особое внимание, уделив соединительным узлам. Обнаруженную утечку следует незамедлительно устранить. Для этого в некоторых случаях приходится слить из системы весь теплоноситель, а после проведения ремонта - снова ее заполнить.
- Повреждение мембраны расширительного бачка - это может произойти из-за изначально неправильного расчета этого элемента системы отопления . Мембрана может растянуться, растрескаться или же полностью порваться. Выбирая расширительный бак, нужно помнить, что его объем должен соответствовать реальным параметрам создаваемой системы отопления. Понятно, что хочется установить максимально компактные устройства, для экономии места, но против законов физики воевать - бессмысленно.
В приложении к статье будет приведена методика расчета объема расширительного бака для автономной системы отопления, с прилагаемым калькулятором.
- Воздушные пробки в системе могут возникать в первые дни после ее заполнения новым теплоносителем. Поэтому в это время отопление обычно показывает несколько сниженные параметры, так как из системы должен быть полностью выпущен воздух. Чтобы избежать образования пробок, рекомендовано заполнять систему с небольшим напором воды, то есть очень медленно.
Чтобы быстро избавиться от воздушных пробок в радиаторах, на каждом из них, необходимо установить кран Маевского, который предназначен именно для этой цели.
- Если давление упало после замены старых батарей на алюминиевые радиаторы, то в первое время внутри них могут происходить весьма активные химические реакции, при которых выделяются газообразные вещества. Когда этот период пройдет , и свободные газы будут полностью стравлены через воздухоотводчики , система отопления войдет в нормальный режим работы.
- Давление в контуре может снизиться и из-за выхода из строя теплообменника котла (порыва или плотного зарастания нерастворимыми отложениями – при использовании неподготовленной воды в качестве теплоносителя. В этом случае своими силами с проблемой не справиться, и придется вызывать специалиста.
- Установлена слишком высокая температура нагрева теплоносителя, при не слишком низкой на улице. В этом случае вода в отопительном контуре может даже закипеть.
- Произошел засор на одном из участков труб или же в соединительных узлах, который тормозит нормальную циркуляцию теплоносителя. При этом давление на зауженном участке падает, а на участке до засора оно будет повышенным, в результате чего, там может произойти разгерметизация контура.
- Сужение просветов трубопровода обычно наблюдается в старых отопительных системах, которые проработали не один десяток лет, в результате чего на стенках труб образовались толстые слои накипи и грязи из-за некачественного теплоносителя.
Снижение давления из-за этой проблемы в автономной системе происходит в том случае, если центральная отопительная система, работавшая длительное время, была заменена на автономную, а радиаторы и трубы контура остались старыми. И чтобы избежать подобных неприятностей, обустраивая автономную систему, рекомендуется полностью демонтировать старый контур и вместо него установить новый трубопровод и радиаторы.
Кроме того, нужно заполнить закрытый контур теплоносителем, в качестве которого может быть использована вода, прошедшая необходимую подготовку – механическую фильтрацию и умягчение, то есть удаление солей жёсткости, вызывающих наросты на стенках труб.
Итак, для того чтобы любая отопительная система хорошо функционировала и показывала свою эффективность, давление в ней должно быть нормальным. Если же этот параметр занижен, наблюдается недостаточность температуры в помещениях квартиры или дома. При повышении давления в системе могут не выдержать самые уязвимые ее элементы. Поэтому рекомендуется сразу привести все параметры системы к норме, а в отопительный контур установить манометр, для того чтобы вовремя реагировать на отклонения от нормы, выявлять причины и устранять их. Если же квартира подключена к центральной отопительной системе, наличие контрольно-измерительных приборов поможет мотивировано предъявить претензии управляющей компании о низком качестве оказываемых услуг.
Чтобы более подробно разобраться с причинами нестабильности давления в автономных системах отопления, с методикой их выявления и способами устранения, посмотрите весьма информативный видеосюжет на эту тему:
Видео: Каковы основные причины нестабильности давления в системе отопления, и как с этим бороться
Приложение: Как правильно выбрать объем расширительного мембранного бака для автономной системы отопления
Принцип работы мембранного бака и алгоритм расчета его объема
Нет слов, автономная система закрытого типа , с полностью герметизированным контуром, намного удобнее и эффективнее в работе. Необходимый уровень давления в ней поддерживается, в том числе , и за счет установки расширительного бака особой конструкции.
Расширительный бак представляет собой герметичную емкость , разделенную эластичной мембраной на два отсека. Один, назовем его водяной , связан с контуром системы отопления. Второй – воздушный, в котором предварительно создаётся определенное давление.
Как видно, конструкция этого прибора – весьма проста. Не представляет особых «загадок» и принцип его работы.
а - система отопления не работает, избыточного давления теплоносителя в контуре нет. За счет предварительно созданного давления в воздушном отсеке бака мембрана полностью (или почти полностью) вытесняет жидкость из водяной секции.
б - система отопления в рабочем состоянии. В контуре работой циркуляционного насоса создано номинальное рабочее давление теплоносителя. Кроме того, за счет нагрева происходит расширение воды, что также ведет к росту общего объема теплоносителя и возрастанию давления.
Избыточный объем попадает в водяной отсек расширительного бака. В связи с тем, что в контуре в рабочем состоянии давление превышает предустановленное в воздушной камере, эластичная мембрана меняет свою конфигурацию, и вместе с этим меняется объем каждого из отсеков. В результате избыточное давление в контуре нивелируется, за счет повышения давления в воздушном отсеке. Получается своеобразный воздушный демпфер, очень успешно компенсирующий все теоретически возможные перепады давления в системе, в результате чего этот показатель всегда выдерживается примерно на одном номинальном уровне.
в – если по каким-либо причинам давление в системе возросло выше установленной границы (стрелка манометра зашла в «красную зону»), мембрана приняла крайнее положение, и водяному отсеку уже некуда расширяться, должен сработать предохранительный клапан «группы безопасности». (на некоторых моделях расширительных бачков имеется собственный предохранительный клапан). Избыток теплоносителя сбрасывается в дренаж, и давление нормализуется. Но это, честно говоря, уже можно отнести к чрезвычайной ситуации – при правильно отлаженной исправной системе таких экстремальных подъемов давления не должно быть в принципе.
Какой же объём расширительного мембранного бака необходим, чтобы не загромождать пространство большими габаритами этого изделия, но в то же время - система гарантировано работала в максимальной степени корректно. Это можно рассчитать следующей формулой:
Vb = Vс × Kt / F
Разбираемся с входящими в формулу значениями:
Vb - искомый объем расширительного бака.
Vс - общий объем теплоносителя в системе отопления.
Этот параметр можно определить по-разному :
— Засечь по водомеру, сколько воды уходит на «заправку» системы отопления.
— Вычислить, а затем суммировать объемы всех элементов системы отопления – теплообменника котла, труб, радиаторов, контуров теплого пола. Получается несколько сложнее, зато наиболее точно.
Вычислить объем системы отопления? – никаких проблем!
Этот параметр бывает необходим довольно часто при проектировании системы или при покупке специальных теплоносителей-антифризов. С достаточной точностью произвести вычисления поможет специальный калькулятор расчета объема системы отопления , который вы найдете на страницах нашего портала.
— Для небольших автономных систем отопления, без особых опасений допустить ошибку, вполне можно руководствоваться простым правилом – 15 литров теплоносителя на каждый киловатт мощности котла. Эта зависимость как раз и будет заложена в размещенный ниже калькулятор расчета .
Kt - коэффициент, учитывающий объемное расширение теплоносителя при нагреве. Этот параметр изменяется не линейно, и может существенно отличаться для воды, используемой в качестве теплоносителя, и для незамерзающих жидкостей. Это – табличные величины , и их несложно отыскать в интернете. Но в программу расчета предлагаемого калькулятора уже внесены необходимые значения этого коэффициента для средней температуры +70 градусов, как наиболее оптимальной для автономных систем отопления.
F - коэффициент эффективности расширительного бака. Его можно рассчитать следующей формулой:
F = (Pmax – Pb) / (Pmax + 1)
Pmax - максимальное давление в системе отопления. Оно определяется рядом факторов, в том числе - паспортными характеристиками котла и особенностями установленных приборов теплообмена. Например, для биметаллических батарей желательны максимально возможные показатели давления и температуры, а вот с алюминиевыми или панельными стальными уже следует быть значительно осторожнее. Именно под этот параметр настраивается предохранительный клапан «группы безопасности» всей системы отопления.
Pb - давление, предварительно созданное в воздушной камере расширительного бака. Оно может быть задано еще на стадии производства бачка – и тогда этот параметр указывается в его паспорте. Но чаще имеется возможность производить накачку самостоятельно – воздушный отсек оснащается ниппельным устройством, по типу того, что ставится на автомобильных колесах . То есть подкачку и контроль за созданным давлением можно элементарно осуществлять автомобильным насосом с манометром.
Как правило, в небольших автономных системах отопления ограничиваются подкачкой воздушной камеры расширительного бака до давления в 1÷1,5 атмосферы (бар).
Итак, все значения известны – можно их подставлять в формулу и производить вычисления. Но еще проще – это воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, в который уже внесены все необходимые зависимости.
Здравствуйте, друзья! Эта статья написана мной в соавторстве с Александром Фокиным, начальником отдела маркетинга ОАО «Теплоконтроль», г.Сафоново, Смоленская область. Александр отлично знаком с устройством и работой регуляторов давления в системе отопления.
В одной из самых распространенных схем для тепловых пунктов здании – зависимой, с элеваторным смешением, регуляторы давления прямого действия РД «после себя» служат для создания необходимого напора перед элеватором. Рассмотрим немного, что представляет собой регулятор давления прямого действия. Прежде всего, нужно сказать, что регуляторы давления прямого действия не требуют дополнительных источников энергии, и в этом их несомненное достоинство и преимущество.
Принцип работы регулятора давления состоит в уравновешивании давления пружины настройки и давления теплоносителя, предаваемого через мембрану (мягкую диафрагму). Мембрана воспринимает импульсы давления с обеих сторон и сопоставляет их разницу с заданной, устанавливаемой посредством соответствующего сжатия пружины гайкой настройки.
Каждому числу оборотов соответствует автоматически поддерживаемый перепад давлений. Отличительная особенность мембраны в регуляторе давления после себя – это то, что по обе стороны мембраны воздействуют не два импульса давления теплоносителя, как у регулятора перепада давлений (расхода), а один, а со второй стороны мембраны присутствует атмосферное давление.
Импульс давления РД «после себя» отбирается на выходе из клапана по направлению движения теплоносителя, поддерживая заданное давление постоянным в точке отбора этого импульса.
При увеличении давления на входе в РД, он прикрывается, защищая систему от избыточного давления. Установку РД на требуемое давление осуществляют гайкой настройки.
Рассмотрим конкретный случай. На входе в ИТП давление 8 кгс/см2, температурный график 150/70 °С, и мы предварительно сделали расчет элеватора и просчитали минимально необходимый располагаемый напор перед элеватором, эта цифра получилась у нас равной 2 кгс/см2. Располагаемый напор — это разница давлений между подачей и обраткой перед элеватором.
Для температурного графика 150/70 °C минимально необходимый располагаемый напор, как правило, в результате расчета получается 1,8-2,4 кгс/см2, а для температурного графика 130/70 °С минимально необходимый располагаемый напор обычно составляет 1,4-1,7 кгс/см2. У нас напомню, получилась цифра 2 кгс/см2, и график — 150/70 °С. Давление в обратке — 4 кгс/см2.
Следовательно, чтобы добиться необходимого просчитанного нами располагаемого напора, давление перед элеватором должно быть 6 кгс/см2. А на вводе в тепловой пункт, давление у нас, напомню, 8 кгс/см2. Значит, РД у нас должен сработать так, чтобы сбросить давление с 8 до 6 кгс/см2, и держать его постоянным «после себя» равным 6 кгс/см2.
Подходим к основной теме статьи – как выбрать регулятор давления для данного конкретного случая. Сразу поясню, регулятор давления выбирают по пропускной способности. Пропускная способность обозначается как Kv, реже встречается обозначение KN. Пропускная способность Kv считается по формуле: Kv = G/√∆P. Пропускную способность можно понимать как способность РД пропускать необходимое количество теплоносителя при наличии нужного постоянного перепада давлений.
В технической литературе встречается также понятие Kvs – это пропускная способность клапана в максимально открытом положении. На практике зачастую наблюдал и наблюдаю, РД подбирают и затем приобретают по диаметру трубопровода. Это не совсем верно.
Производим далее наш расчет. Цифру расхода G, м3/час получить несложно. Она рассчитывается из формулы G = Q/((t1-t2)*0,001). Необходимая цифра Q у нас есть обязательно, в договоре теплоснабжения. Примем Q = 0,98 Гкал/час. Температурный график 150/70 С, следовательно t = 150, t2 = 70 °С. В результате расчета у нас получится цифра 12,25 м3/час. Теперь необходимо определить перепад давлений ∆P. Что в общем случае обозначает эта цифра? Это разница между давлением на входе в тепловой пункт (в нашем случае 8 кгс/см2) и необходимым давлением после регулятора (в нашем случае 6 кгс/см2).
Производим расчет.
Kv = 12,25/√(8-6) = 8,67 м3/час.
В технико — методических пособиях рекомендуют эту цифру умножать еще на 1,2. После умножения на 1,2 получаем 10,404 м3/час.
Итак, пропускная способность клапана у нас есть. Что необходимо делать дальше? Дальше нужно определиться РД какой фирмы вы будете приобретать, и посмотреть технические данные. Скажем, вы решили приобрести РД-НО от компании ОАО Теплоконтроль. Заходим на сайт компании http://www.tcontrol.ru/ , находим необходимый регулятор РД-НО, смотрим его технические характеристики.
Видим, что для диаметра dу 32 мм пропускная способность 10 м3/час, а для диаметра dу 40мм пропускная способность 16 м3/час. В нашем случае Kv = 10,404, и следовательно, так как рекомендуется выбирать ближайший больший диаметр, то выбираем — dу 40 мм. На этом расчет и выбор регулятора давления считаем законченным.
Касаемо, РД-НО нашего производства. Действительно раньше была проблема с мембранами: качество российской резины оставляло желать лучшего. Но уже года 2 с половиной мы делаем мембраны из материала компании EFBE (Франция) - мирового лидера в области производства резинотканных мембранных полотен. Как только заменили материал мембран, так сразу фактически прекратились жалобы на их разрыв.
При этом хотелось бы отметить один из нюансов конструкции мембранного узла у РД-НО. В отличие от представленных на рынке российских и импортных аналогов мембрана у РД-НО не формованная, а плоская, что позволяет при ее разрыве заменить на любой сходный по эластичности кусок резины (от автомобильной камеры, транспортерной ленты и т.д.).
У регуляторов давления других производителей, как правило, необходимо заказывать именно «родную» мембрану. Хотя честно стоит сказать, что разрыв мембраны особенно при работе на воде температурой до 130˚С - это болезнь, как правило, отечественных регуляторов. Зарубежные производители изначально используют высоконадежные материалы при изготовлении мембраны.
Сальники.
Изначально в конструкции РД-НО было сальниковое уплотнение, представлявшее собой подпружиненные фторопластовые манжеты (3-4 штуки). Несмотря на всю простоту и надежность конструкции, периодически их приходилось поджимать гайкой сальника, чтобы предотвратить утечку среды.
Вообще, исходя из опыта, любое сальниковое уплотнение имеет склонность к потере герметичности: фторкаучук (EPDM), фторопласт, политетрафторэтилен (PTFE), терморасширенный графит - ил-за попаданий механических частиц в область сальника, из «корявой сборки», недостаточной чистоты обработки штока, термического расширения деталей и т.д. Течет все: и Данфосс (чтобы они не говорили), и Самсон с LDM (хотя здесь это исключение), про отечественную регулирующую арматуру я вообще молчу. Вопрос только в том, когда потечет: в течение первых месяцев эксплуатации или в дальнейшем.
Поэтому мы приняли стратегическое решение отказаться от традиционного сальникового уплотнения и заменить его сильфоном. Т.е. использовать так называемое «сильфонное уплотнение», дающее абсолютную герметичность сальникового узла. Т.е. герметичность сальникового узла теперь не зависит ни от перепадов температур, ни от попадания механических частиц в область штока и т.д. - она зависит исключительно от ресурса и циклопрочности применяемых сильфонов. Дополнительно, на случай выхода из строя сильфона, предусмотрено дублирующее уплотняющее кольцо из фторопласта.
Впервые мы применили это решение на регуляторах давления РДПД, а с конца 2013 года начали выпускать и модернизированный РД-НО. При этом нам удалось вместить сильфоны в существующие корпуса. Обычно самым большим (да и по сути единственным минусом) сильфонных клапанов является увеличенные габаритные размеры.
Хотя, мы считаем, что примененные сильфоны не полностью подходят для решения этих задач: думаем, что их ресурса не хватит на все положенные 10 лет работы регулятора (которые обозначены в ГОСТе). Поэтому сейчас мы пробуем заменить используемые трубчатые сильфоны на новые мембранные (их ещё мало кто использует), которые имеют в несколько раз больший ресурс, меньшие габариты при большей «эластичности» и т.д. Но пока за год выпуска сильфонных РД-НО и за 4 года выпуска РДПД ни одной жалобы на разрыв сильфона и утечку среды не было.
Ещё хотел бы отметить, разгруженную клеточную конструкцию клапана РД-НО. Благодаря этой конструкции, он имеет почти идеальную линейную характеристику. А так же невозможность перекоса клапана в результате попадания всякого хлама, плавающего в трубах.
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.
