Следом за сбоем давления в отопительной системе приходит проблема – падает качество обогрева помещений в доме. Можно, конечно, настроить работу отопления один раз и надолго, но бесконечно долгим этот период не будет. Однажды нормальное давление в системе отопления изменится, причем значительно.
Мы расскажем вам, как держать под контролем физические показатели теплоносителя. У нас вы узнаете, как обеспечить стабильную скорость перемещения нагретой воды по трубопроводу к приборам. Поймете, как получать и поддерживать комфортную температуру в помещениях.
В предложенной к рассмотрению статье подробно изложены причины падения давления в системах закрытого и открытого типа. Приведены эффективные методы балансировки. Представленные к ознакомлению сведения дополнены схемами, пошаговыми инструкциями, фото и видео-руководствами.
Давление в открытой системе отопления
В отличие от закрытого теплового контура правильно построенная открытая отопительная система не требует балансировки с годами эксплуатации – она саморегулируемая. Работа котла и статическое давление обеспечивают постоянную циркуляцию воды в системе.
Плотность нагретой воды, следующей по подающему стояку, ниже плотности охлажденного теплоносителя. Горячая вода стремится занять максимально высокую точку контура, а охлажденная – оказаться в самом его низу.
Необходимое для циркуляции воды давление достигается напором в подающем стояке или повысительным насосом (+)
Давление, развиваемое столбом воды в подающем стояке, способствует циркуляции теплоносителя и компенсирует сопротивление, имеющееся в трубопроводе контура. Его вызывает трение воды о внутреннюю поверхность труб, а также местные сопротивления (повороты и ответвления трубопровода, котел, арматура).
Кстати, трубы повышенного диаметра используются для сборки открытой отопительной системы именно с целью снижения трения.
Чтобы понять, как повысить давление в открытой системе отопления, нужно сначала понять принцип достижения циркуляционного напора в тепловом контуре.
Его формула:
Рц = h • (ро-рг),
где:
- Рц – напор циркуляционный;
- h – вертикальная дистанция между центрами котла и нижнего отопительного радиатора;
- рг – плотность прогретого теплоносителя;
- ро – плотность охлажденного теплоносителя.
Статическое давление будет выше, если расстояние между центральными осями котла и ближайшей к нему батареи будет как можно более значительным. Соответственно, интенсивность циркуляции теплоносителя окажется выше.
Чтобы достичь максимально возможного давления в отопительном контуре, необходимо опустить котел максимально низко – в подвал.
Чем ближе на подающем контуре радиатор к котлу, тем лучше он прогревается. Регуляторы позволяют распределить тепло между всеми радиаторами системы отопления
Вторая причина падения давление в открытой системе отопления связана с ее саморегуляцией. При изменении температуры нагрева теплоносителя меняется интенсивность его расхода. Повышая нагрев воды для теплового контура в холодные зимние дни, хозяева резко снижают ее плотность.
Однако при прохождении через отопительные радиаторы, вода отдает тепло комнатной атмосфере, при этом ее плотность увеличивается. А по формуле, представленной выше, высокая разность плотностей горячей и охлажденной воды способствует наращиванию циркуляционного напора.
Чем сильнее прогрет теплоноситель и чем холоднее в помещениях дома, тем более высоким будет давление в системе. Однако после того как атмосфера помещений прогреется и теплоотдача радиаторов снизится, давление в открытой системе упадет – сократится разница между температурой воды на подаче и на обратке.
Балансировка двухконтурной открытой теплосистемы
Гравитационные отопительные системы выполняются с одним или несколькими контурами. При этом протяженность каждого закольцованного трубопровода по горизонтали не должна превышать 30 м.
Но для достижения оптимального давления и напора в открытой системе с естественным движением теплоносителя лучше выполнять трубопроводы еще короче – менее 25 м. Тогда воде будет проще бороться с гидравлическим сопротивлением. В контуре с несколькими кольцами, помимо ограничения длины, следует соблюдать условие для отопительных радиаторов – число секций во всех кольцах должно быть примерно равным.
Нехватка давления в открытой двухконтурной тепловой системе происходит из-за ошибок проектировки либо загрязнения трубопровода (+)
Балансировка горизонтальных колец, входящих в вертикальный контур, требуется на этапе проектирования отопительной системы. Если гидравлическое сопротивление какого-либо кольца окажется выше, чем у остальных – статического давления в нем будет недостаточно и напор практически прекратится.
Чтобы поддерживать необходимое давление в двухконтурной отопительной системе, требуется уменьшить сечение труб на подходе к радиаторам. Можно также установить перед радиаторами вентили, выполняющие терморегуляцию (ручные или автоматические).
Сбалансировать двухконтурную систему открытого типа можно:
- Вручную. Запускаем систему отопления, следом меряем температуру атмосферы каждого отапливаемого помещения. Где она выше – прикручиваем вентиль, где ниже – раскручиваем. Чтобы настроить тепловой баланс, придется выполнить температурные замеры и регулировку вентилей несколько раз;
- Используя термостатические вентили. Балансировка происходит практически самостоятельно, нужно только выставить желаемую температуру в каждой комнате на рукоятках вентилей. Каждый такой прибор будет управлять подачей теплоносителя в радиатор сам, увеличивая или уменьшая подачу теплоносителя.
Особенно важно, чтобы величина общего гидравлического сопротивления отопительной системы (всех колец в составе контуров) не оказалась выше значения циркуляционного напора. Иначе прогрев теплоносителя и попытки балансировки системы не улучшат циркуляцию.
Циркуляционный насос для открытой теплосистемы
Случается, что меры по балансировке отопительного контура гравитационной системы эффекта не дают. Не все причины низкого давления решаются настройкой – выбор неверного диаметра труб не исправить без полной реконструкции контура.
Тогда, чтобы повысить давление и улучшить движение воды без значительной переделки отопления, в систему монтируется циркуляционный насос или повысительное насосное устройство. Единственное, что потребует его установка – перенос расширительного бачка или его замена на мембранный экспанзомат (закрытый бачок).
При серьезной спаде давления необходим не циркуляционный, а более мощный повысительный насос. Однако для открытых систем отопления повысительные насосы не подходят, т.к. развивают значительное динамическое давление
Энергопотребление циркуляционных насосов не превышает 100 Вт. Поэтому опасаться, что он вытолкнет теплоноситель из контура, не нужно.
Объем воды в отопительной системе более-менее постоянен, при условии контроля за наполнением открытого контура. Поэтому сколько бы воды циркуляционный насос не протолкнул по контуру перед собой, столько же поступит в него с обратной трубы.
Доводя давление в тепловой системе до необходимого, насос позволит удлинить ее, сократить диаметр трубопровода и достичь баланса контура при высоком гидравлическом сопротивлении.
Играет ли роль температура воды?
Когда монтаж системы отопления заканчивается, в нее (систему) закачивается рабочая жидкость. Давление при этом минимальное – не более полутора атмосфер. Но оно будет возрастать по мере того, как возрастает температура жидкости, поскольку последняя будет расширяться – это объясняется простейшими физическими законами. Получается, что если менять температуру, то можно воздействовать на давление.
Для того чтобы давление регулировалось полностью автоматически, в системы врезаются специальные расширительные баки, которые препятствуют избыточному усилению напора. Прибор автоматически включается после того, как давление достигло двух атмосфер. Избыток жидкости остается в баке.
Обратите внимание! Бывает, что объема бака недостаточно для того, чтобы избавиться от всей жидкости. Но если давление перевалило 3 атмосферы, можно ли что-то сделать? Да, можно, именно для таких ситуаций и разрабатывался предохранительный клапан.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик #1. Как осуществить балансировку отопительных радиаторов в домашней отопительной системе. Напомним, что без вентилей на каждом отопительном радиаторе сбалансировать систему не получится.
Ролик #2. Рекомендации теплотехника по восстановлению рабочего давления в отопительных контурах закрытого типа. В видео также объясняется порядок накачки экспанзомата, утратившего «заводской» газ:
Грамотно сбалансированная отопительная система будет выполнять свои функции несколько лет. Но однажды изменятся характеристики теплоносителя или выйдут из строя ответственные элементы теплового контура. Поэтому слежение за показателями теплоносителя по манометрам необходимо вести постоянно, чтобы своевременно реагировать на перепады давления.
Пишите, пожалуйста, комментарии, если у вас возникли вопросы по теме статьи. Ждем ваших рассказов о собственном опыте в нормализации давления в отопительном контуре. Мы и посетители сайта готовы обсудить спорные моменты в расположенном под текстом статьи блоке.
Проверка герметичности
Пожалуй, каждый жилец многоквартирного дома знает, как подобная проверка проводится. Приезжают специалисты (зачастую до того, как начался сезон отопления) и проверяют систему напором жидкости, максимально приближенным к критическому. Так проверяется эффективность и работоспособность системы.
Обратите внимание! Нередко при проведении подобных тестов случаются прорывы труб или радиаторов. Поэтому своевременно меняйте всю технику, чтобы подобных неприятностей не возникло.
Узнать как самостоятельно поменять радиатор отопления вы можете здесь
В наивысшей и наинизшей точках системы устанавливаются специальные приборы, с которых по окончанию теста будут сниматься полученные данные. Также следует проверить отопление на предмет герметичности, чтобы в будущем не было поломок или протечек.
Такая проверка состоит из двух этапов.
Первый этап – холодное тестирование
Для начала все элементы магистрали заполняются холодной жидкости и производится предварительный замер давления. Притом за первые полчаса оно не должно снизиться больше, чем до 0.06 мпа.
За последующие два часа убыль напора должна быть максимум 0.02 мпа. Если все согласно требованиям, то систему отопления можно смело запускать.
Второй этап – горячее тестирование
Оно должно проводиться непосредственно перед началом отопления. Запускается горячая жидкость под напором, который должен быть предельно близким к максимальному для конкретного типа оборудования.
Обратите внимание! Если вы жаждете более качественного тестирования, то вам нужно обратиться в одну из частных фирм. Ее сотрудники не только проведут замеры, но и промоют трубопровод (разумеется, им за это придется доплатить).
Подобные испытания позволяют проверить, насколько работоспособна отопительная система в каждом из многоэтажных объектов. Как уже говорилось, они проводятся до того, как начнется отопление, иначе последствия неисправностей могут быть самыми плачевными – вплоть до аварий.
Рабочие характеристики батарей
Обилие различных радиаторов отопления, наводнивших современный рынок сантехники, буквально провоцирует потребителей на замену устаревшей морально чугунной теплотехники.
Критериями их выбора, в первую очередь, являются:
- материал,
- рабочее давление,
- паспортная тепловая мощность,
- внешний вид.
При этом совершенно не учитываются возможные сложности эксплуатации приобретаемого обогревательного устройства в составе непредсказуемой отечественной системы центрального отопления. Зарубежные производители красивых радиаторов из алюминия или стали совершенно не подстраховываются от гидравлических ударов, когда давление в батареях отопления подскакивает до 20−30 атм. коррозии внутренних полостей при выпущенной на полгода воде, от газообразования в алюминиевых радиаторах при протекании теплоносителя с примесями меди и резких перепадов температур. У них этих проблем просто нет, чего нельзя сказать о системах отопления наших многоэтажек.
Характеристики чугунных радиаторов
- инертность к плохому качеству теплоносителя;
- рабочее давление — 9 атм. опрессовочное — 15 атм.;
- выдерживают температуру теплоносителя 120 0 С;
- недостатки — боится гидроударов.
Характеристики стальных радиаторов
- рабочее — до 10 атм.;
- температура теплоносителя — до 120 0 С;
- хорошо регулируется термовентилем;
- недостаток — коррозионно неустойчивы.
Характеристики алюминиевых радиаторов
- рабочее — до 6 атм. но для усиленных конструкций — до 10 атм.;
- хорошо регулируются термовентилем;
- недостаток — подверженность электрохимической коррозии и газообразованию, что приводит к образованию воздушных пробок.
Характеристики биметаллических радиаторов
- рабочее — до 20 атм. для усиленных конструкций — до 35 атм.;
- неплохая коррозионностойкость;
- температура теплоносителя — свыше 120 0 С.
Это важно! Собираясь приобретать новые радиаторы, не стесняйтесь обращаться в свою структуру ЖКХ, чтобы точно узнать значения рабочего и испытательного давлений в вашем доме. Раз в год оно подается, более высокое, чем рабочее, для выяснения слабых мест в системе
Оно может оказаться выше разрешенного для вашего нового радиатора.
- Надоели водонагреватели-бочонки? Купите плоский бойлер!
- Краткий обзор некоторых моделей водяных полотенцесушителей
- Производители трубчатых батарей отопления
- Немного об алюминиевых батареях отопления
Материалы
- То, какое давление выдерживает полипропиленовая труба, всегда указывается производителем в ее маркировке. Маркировка PN20 (типичная для труб без армирования) указывает на рабочее давление в 20 атмосфер, PN25 (норма для армированных фиброй и алюминием труб) — в 25 кгс/см2;
- На то, на какое давление рассчитаны полипропиленовые трубы, оказывает влияние температура теплоносителя. Производители всегда указывают рабочее давление при температуре 20С. При нагреве до максимальных 90 — 95С максимум рабочего давления уменьшается до 7 — 9 атмосфер. Снижается и срок службы: уже при 80 градусах полипропилен прослужит не 50, а не более 25 лет;
- Все полипропиленовые фитинги лишены армирования и рассчитаны на рабочее давление в 25 атмосфер;
- Какое давление выдерживает металлопластиковая труба (с оболочками из сшитого полиэтилена и алюминиевым сердечником)? Производители гарантируют 10 — 16 атмосфер. Разрушающее давление обычно не меньше 25. С практической стороны металлопластик можно ставить в системы ЦО только на подводках к радиаторам после отсекающих вентилей, позволяющих перекрыть воду при течах;
- То, при каком давлении может работать полиэтиленовая труба, определяется отношением ее диаметра к толщине стенки (этот параметр называется SDR) и типом полиэтилена. Полиэтилен низкого давления ПЭ100 заметно прочнее полиэтилена высокого давления ПЭ32: так, при одинаковых диаметре и толщине стенок (SDR21) первая труба может работать при давлении в 8 кгс/см2, а вторая — лишь 2,5;
SDR — это отношение наружного диаметра к толщине стенки.
- Чем ниже SDR, тем выше прочность на разрыв
; - Существует обратная зависимость давления от диаметра трубы при неизменной толщине стенок. Чем больше диаметр, тем больше площадь ее внутренней поверхности, а раз так — тем больше усилие, с которым внутренняя среда давит на них. Соответственно, при неизменном рабочем давлении толщина стенки в зависимости от диаметра трубы уменьшается или увеличивается;
- Наиболее надежный и простой в монтаже материал для систем ЦО — гофрированная нержавеющая труба. За счет гофрирования она гасит гидроудары и без разрушения переносит замерзание в ней воды. При заявленном рабочем давлении в 10 — 15 атмосфер разрушающее давление, по данным компании Lavita, равно 210 кгс/см2;
Гофрированная нержавейка — идеальный материал для систем центрального отопления.
- Для стальных труб на сварных соединениях расчет прочности учитывает коэффициент прочности сварного шва. Он принимается равным 0,6 — 0,8. Если ВГП труба может без разрушения выдержать давление в 200 атмосфер, в проект для готового контура закладывается максимум в 120 — 160;
- Все водогазопроводные трубы — электросварные. Соответственно, при разморозке и сопутствующем ей повышении давления они рвутся по продольному шву. После заваривания шва электродуговой сваркой прочность трубы почти не уменьшается;
- Системы ЦО стоит комплектовать стальными регистрами или биметаллическими радиаторами. Прочность любой системы равна прочности ее самого слабого звена: есть ли смысл использовать трубы, способные выдержать 150 атмосфер, если радиатор разрушится уже при 16-ти?
- Чемпион по прочности среди биметаллических — Рифар Монолит отечественного производства. Для него заявлено рабочее давление в 50 атмосфер и разрушающее в 100.
Факторы, влияющие на величину рабочего давления
Величина давления теплоносителя в многоэтажках зависит от множества обстоятельств, которые прямо или косвенно способствуют отклонению от номинального значения, предписанного нормами.
К ним можно отнести:
- степень изношенности оборудования котельной;
- удаление жилого дома от котельной;
- расположение квартиры, на каком этаже и как далеко от стояка она находится. В квартире, находящейся даже рядом со стояком, в угловой комнате давление будет ниже, так как там чаще всего находится крайняя точка отопительного трубопровода;
- размеры труб, самовольно установленных жильцами. Например, при установке в квартире трубы диаметром больше, чем у входного патрубка, общее давление в системе понизится, а при монтаже труб меньшего диаметра — повысится;
- степень износа батарей отопления.
Пиковые значения
Система отопления закрытого типа подразумевает движение теплоносителя в замкнутом контуре, не сообщающемся с внешней атмосферой. Герметичность контура обеспечивается мембранным расширительным баком. В отличие от традиционного бачка, он может быть установлен в произвольной точке системы. Например, такие баки присутствуют во многих настенных отопительных котлах.
Давление в 100 атмосфер выдерживают монолитные биметаллические радиаторы Rifar SUPReMO. Разрушительным показателем для них является цифра в 250 атмосфер.
Так как жидкость в трубах циркулирует в замкнутом объёме, в системе отопления создаётся определённое давление. Нормой для частных домов высотой 1-2 этажа являются 1,5-2 атмосферы. В больших коттеджах оно может быть более высоким. Верхний предел определяется возможностями самого слабого узла в контуре. В большинстве случаев самым слабым звеном является котёл – он выдерживает до 3 атмосфер. Также в продаже представлены и менее выносливые модели (1-2 атмосферы).
В многоэтажных домах пиковые показатели намного выше. Они достигают до 20 атмосфер и больше. Также здесь случаются гидроудары – давление подскакивает до больших значений, что вызывает разрывы трубопроводов и радиаторов. Поэтому в многоэтажках применяются более прочные и выносливые батареи, способные выдерживать гидравлические удары. Некоторые из них способны противостоять давлению до 100 атмосфер.
Важность
Сила напоры воды нужна для нормального функционирования водопроводной системы. Чтобы техника нормально функционировала, необходимы следующие минимальные значения:
- Посудомоечная и стиральная машина — от 1,5 до 2 атм. ед.
- Кран со смесителем, санузел — 0,2 атм. ед.
- Душ, ванна — 0,3 атм. ед.
В основном в городские квартиры водяной поток подается под напором 2-4 атмосферы. Недостаточное давление может создавать ситуации, когда использование воды у соседей вызывает перепад давление в других квартирах. На низкое давление могут влиять:
- Засоры в трубах водоснабжения.
- Отключение насосов с целью экономии.
- Слабая мощность центральных насосов.
- Неправильная установка труб и др.
Причины увеличение мощности
Неконтролируемый рост давления является аварийной ситуацией.
Может происходить по причине:
- неисправна автоматика регулирования процесса подачи топлива;
- котел работает в ручном режиме большого горения и не переведен на среднее или малое горение;
- неисправность бака-аккумулятора;
- неисправность крана на подпитке.
Основная причина, это перегрев теплоносителя. Что можно сделать?
- Следует проверить работу котла и автоматики. При ручном режиме — уменьшить подачу топлива.
- Если показания манометра критически высокие, слить часть воды до понижения показаний в рабочую зону. Далее проконтролировать показания.
- Если неисправности котла не выявлены, проверить состояние бака-аккумулятора. Он принимает объем воды, увеличивающийся при нагреве. Если демпфирующая резиновая манжета бака повреждена, или в воздушной камере нет воздуха, он заполнится полностью водой. При нагреве, теплоносителю будет некуда вытесняться, и рост давления воды будет значительным.
Проверить бак просто. Нужно нажать ниппель в вентиле для наполнения бака воздухом. Если шипение воздуха отсутствует, то причина в потере давления воздуха. Если появилась вода, то повреждена мембрана.
Опасный рост мощности может привести к следующим последствиям:
- повреждение элементов отопления, вплоть до разрыва;
- перегреву воды, при появлении трещины в конструкции котла, произойдет мгновенное парообразование, с высвобождением энергии, равной по мощности взрыву;
- необратимой деформации элементов котла, отопления и приведение их в непригодное состояние.
Самое опасное — это взрыв котла. При высоком давлении вода может нагреваться до температуры 140 С без закипания. При появлении малейшей трещины в рубашке теплообменника котла или даже в системе отопления рядом с котлом, давление резко падает.
Перегретая вода, при резком снижении давления, мгновенно вскипает с образованием пара по всему объему. Давление мгновенно растет от парообразования, а это может привести к взрыву.
При высоком давлении и температуре воды выше 100 С нельзя резко сбрасывать мощность рядом с котлом. Нельзя заливать топку водой: от сильного перепада температуры возможно появление трещин.
Нужно принять меры к снижению температуры и плавному понижению давления, сливая теплоноситель малыми порциями в дальней точке от котла.
Если температура воды ниже 95 С, с поправкой на погрешность термометра, то давление снижается сбросом части воды из системы. В этом случае парообразование не произойдет.
Механизмы контроля
Для предотвращения аварийных ситуаций в закрытых системах используют сбросные и перепускные клапаны.
Сбросный. Устанавливается с выходом в канализацию для аварийного спуска избыточного энергоносителя из системы, защищая от разрушения.
Фото 4. Сбросный клапан для отопительной системы. Используется для спуска лишнего теплоносителя.
Перепускной. Устанавливается с выходом на альтернативный контур. Регулирует перепад давления, отправляя в него излишки воды, чтобы исключить повышение на следующих участках основного контура.
Современные производители отопительной арматуры производят «умные» предохранители, оснащённые датчиками температуры, которые реагируют не на увеличение напора, а на температурные показатели теплоносителя.
Справка. Нередки ситуации, когда клапаны понижения давления залипают. Проследите, чтобы в их конструкции был шток для ручного оттягивания пружины.
Не забывайте, что любая проблема в отопительной системе дома чревата не только потерей комфорта и расходами. Аварийные ситуации в теплосети угрожают безопасности жильцов и здания. Поэтому в контроле за отоплением нужны внимательность и компетентность.
