Topné systémy s cirkulací čerpadla: schémata zařízení a provozu

Ani zkušení řemeslníci ne vždy dokážou zajistit přirozený pohyb chladicí kapaliny podél topného okruhu. Stává se, že voda se pohybuje podél systému, ale do domu se nedostává dostatečné množství tepla.

Majitelé soukromých domů stále častěji dávají přednost instalaci topných systémů s cirkulací čerpadla, které jsou poměrně rozmanité a pohodlné. V tomto článku jsme se zabývali hlavními schématy pro organizaci nuceného vytápění a materiál doplnili vizuálními ilustracemi a fotografiemi.

Vybrali jsme také užitečná videa s doporučeními odborníků na instalaci čerpacího zařízení pro topný systém. To vám umožní podrobně porozumět problematice instalace čerpadla.

Princip fungování systému s nátlakem

Oběhové čerpadlo je malé elektrické zařízení s extrémně jednoduchou konstrukcí. Uvnitř pouzdra je oběžné kolo, které se otáčí a dodává chladicí kapalině cirkulující v systému potřebné zrychlení. Elektromotor, který zajišťuje rotaci, spotřebovává velmi málo elektřiny, pouze 60-100 W.

Přítomnost takového zařízení v systému výrazně zjednodušuje jeho návrh a instalaci. Nucená cirkulace chladicí kapaliny umožňuje použití topných trubek malého průměru, rozšiřuje možnosti při výběru topného kotle a radiátorů.

Topné systémy s nuceným oběhem nemají nevýhody topných okruhů s gravitačním pohybem chladiva. Snadno si poradí s obsluhou velkých ploch, vícepodlažních budov, systémů s několika okruhy.

Protože v schématech s cirkulací čerpadla dochází k pohybu chladicí kapaliny mnohem rychleji, vyžaduje regulaci, řízení a vyvážené rozložení.

Systémy nuceného vytápění jsou obvykle uspořádány v uzavřeném okruhu, aby energeticky závislá zařízení nepracovala zbytečně. Takové okruhy vyžadují speciální expanzní nádrž, která není v kontaktu se vzduchem.

Použití čerpadla, které stimuluje pohyb ohřáté vody do topných zařízení, je nutné, pokud jeden kotel pracuje tak, aby dodával chladivo do dvou nebo více topných okruhů.

Instalace nuceného topného systému je nutná při konstrukci okruhů se spodním zapojením. Vzhledem k konstrukčním prvkům je přirozený pohyb ohřáté chladicí kapaliny k zařízením a zpět do kotle v takových systémech obtížný.

Vytápění s čerpadlem a pohybem chladicí kapaliny je energeticky závislé. Navíc jeho schéma využívá drahá zařízení, která nejsou potřeba pro přirozenou cirkulaci.

Instalací regulačních zařízení a stimulací pohybu chladicí kapaliny v okruhu lze gravitační systém přeměnit na systém s čerpadlem. To však nebude dávat smysl bez výměny potrubí, které má v přirozených okruzích mnohem větší průměr.

Použitím oběhového čerpadla se výrazně zmenší průměr potrubí použitého při montáži přívodního a vratného potrubí. Vzhledem k nutnosti instalace uzavíracích ventilů, bezpečnostních a regulačních zařízení jsou však konečné náklady mnohem vyšší než u gravitačních variant.

Fragment vytápění s nuceným oběhem
Armatury pro ohřev čerpadla
Expansomat – nádrž na expanzi chladicí kapaliny
Komplex několika topných okruhů
Systém vytápění se spodním potrubím
Oběhová čerpadla v topných systémech
Přeměna přirozeného vytápění na umělé vytápění
Potrubí v tepelných systémech s čerpadlem

Systém původně navržený pro přirozenou cirkulaci velmi často funguje neuspokojivě kvůli nízké rychlosti proudění chladicí kapaliny potrubím, tj. nízkému cirkulačnímu tlaku. V tomto případě pomůže problém vyřešit instalace čerpadla.

Neměli byste se však nechat příliš unést rychlostí vody v potrubí, protože by neměla být příliš vysoká. Jinak by konstrukce časem mohla jednoduše neodolat dodatečnému tlaku, pro který není navržena.

Pokud je v systémech s přirozenou cirkulací chladicí kapaliny možné použít otevřenou expanzní nádrž, pak by v nucených okruzích měla být dána přednost uzavřené, hermeticky uzavřené nádobě.

Pro obytné prostory se doporučují následující maximální rychlosti pro pohyb chladicí kapaliny:

• s jmenovitým průměrem potrubí 10 mm – až 1,5 m/s;
• s jmenovitým průměrem potrubí 15 mm – až 1,2 m/s;
• s jmenovitým průměrem potrubí 20 mm nebo více – do 1,0 m/s;
• pro technické místnosti obytných budov – do 1,5 m/s;
• pro pomocné budovy – do 2,0 m/s.

V systémech s přirozenou cirkulací se expanzní nádrž obvykle umisťuje na přívodu. Pokud je však konstrukce doplněna oběhovým čerpadlem, obvykle se doporučuje přesunout akumulátor na zpátečku.

Konstrukce oběhového čerpadla je velmi jednoduchá, úkolem tohoto zařízení je poskytnout chladicí kapalině dostatečné zrychlení k překonání hydrostatického odporu systému

Kromě toho by místo otevřené nádrže měla být instalována uzavřená. Pouze v malém bytě, kde má topný systém malou délku a jednoduché zařízení, se můžete obejít bez takového přeskupení a použít starou expanzní nádrž.

Výpočty pro systémy nuceného vytápění

Správně organizovaný systém s nuceným oběhem vyžaduje složité inženýrské výpočty. Některé vzorce však umožňují posoudit stav systému a získat přesnější představu o potřebných úpravách, zejména pokud jde o malý dům nebo byt. Výkon topného zařízení se obvykle volí na základě velikosti vytápěných prostor.

Spotřeba energie oběhového čerpadla určeného pro provoz v autonomních topných okruzích domácností se obvykle pohybuje mezi 60 a 100 W. Nespotřebují více než žárovka.

V systémech s připojenými primárními a sekundárními okruhy se v komplexu nízkoteplotních a středněteplotních topných systémů používá skupina čerpadel. Všechny nezávislé a závislé okruhy jsou vybaveny zařízeními

Existuje pravidlo, podle kterého je i v jednoduchých topných systémech s nuceným oběhem jedno čerpadlo doplněno duplikátem instalovaným na obtoku. Je potřeba v případě poruchy hlavní jednotky.

Kapacita oběhového čerpadla musí umožnit chladicí kapalině volně překonávat odpor v potrubí. Rychlost pohybu, kterou musí čerpadlo zajistit, je převzata z tabulek s typickými parametry. Například voda se musí pohybovat rychlostí 10,15,20; 1,5; 1,2 m/s potrubím o průměru 1,0, XNUMX, XNUMX mm.

Zařízení s nízkou spotřebou energie
Skupina oběhových čerpadel v topení
Náhradní zařízení pro případ poruchy
Možnost instalace oběhového čerpadla

Výrobci obvykle doporučují, aby průtok chladicí kapaliny, měřený v litrech za minutu, odpovídal počtu kilowattů výkonu kotle. To znamená, že pro kotel o výkonu 40 W by nejvhodnější průtok chladicí kapaliny byl 40 l/min.

Spotřeba vody pro samostatnou místnost nebo skupinu místností se vypočítává podobným způsobem. V tomto případě se bere v úvahu celkový výkon radiátorů instalovaných na místě.

Rychlost pohybu chladicí kapaliny podél okruhu topného systému do značné míry závisí na tom, jak správně je zvolen průměr trubek.

Průměr topných trubek se určuje podle stanoveného průtoku chladicí kapaliny:

• při průtoku 5,7 l/min jsou nutné půlpalcové trubky;
• při průtoku 15 l/min jsou zapotřebí trubky o průměru tří čtvrt palce;
• pro průtok 30 l/min jsou nutné palcové trubky;
• při průtoku 53 l/min jsou potřeba trubky o průměru XNUMX palce a čtvrt palce;
• při průtoku 83 l/min jsou nutné trubky o průměru XNUMX palce;
• pro průtok 170 l/min jsou potřeba dvoupalcové trubky;
• při průtoku 320 l/min jsou potřeba trubky o průměru dva a půl palce atd.

Pro určení parametrů vhodného oběhového čerpadla je nutné změřit délku celého topného okruhu, ke kterému bude připojeno. Pro desetimetrový systém je potřeba tlak čerpadla 0,6 m. Jednoduchými výpočty zjistíme, že pro systém dlouhý 60 metrů je potřeba čerpadlo o délce 3,6 m.

Tyto parametry však platí pouze pro systém, ve kterém je správně zvolen průměr potrubí, jak je uvedeno výše. Pokud se použijí příliš úzké komunikace, bude nutné použít výkonnější čerpadlo, aby se překonal nadměrný hydraulický tlak, který v systému vzniká v důsledku nesprávné volby potrubí.

V tomto článku jsme poskytli podrobná doporučení pro výběr oběhového čerpadla.

Pro odstranění vzduchu z uzavřeného systému je potřeba automatický odvzdušňovač nebo mechanické zařízení pro odstranění přebytečného vzduchu, Mayevského jeřáb. Tato zařízení jsou nezbytná v topných okruzích, pomáhají předcházet problému se vzdušností. Taková zařízení se instalují na radiátory, na přívodní stoupačky a také v problémových oblastech složitých topných systémů.

Toto pravidlo funguje i v opačném směru: pokud jsou potrubí širší, než požaduje norma, měla by se vypočítaná kapacita oběhového čerpadla snížit.

Důležitou součástí systémů nuceného vytápění je bezpečnostní skupina:

Bezpečnostní skupina, která je bezchybně instalována na uzavřených topných okruzích, zahrnuje tři zařízení, která zajišťují bezproblémový provoz a chrání zařízení před opotřebením.

Bezpečnostní skupina zahrnuje automatický odvzdušňovací ventil používaný k uvolnění vzduchových uzávěrů, tlakoměr a pojistný ventil, který uvolňuje přebytečnou chladicí kapalinu při jejím rozpínání v důsledku zahřívání.

Zařízení bezpečnostní skupiny jsou nejčastěji umístěna v monolitickém bronzovém tělese. Lze je však zakoupit a nainstalovat samostatně, ale tak, aby pojistný ventil byl za kotlem.

Pro získání spolehlivých údajů o tlaku v uzavřeném systému se tlakoměr umisťuje buď vedle pojistného ventilu, nebo vedle doplňovacího ventilu, který doplňuje chladicí kapalinu v případě poklesu tlaku.

Automatický odvzdušňovací ventil se otevírá bez účasti majitelů systému a uvolňuje vzduch uvolněný z vody cirkulující v okruhu během procesu ohřevu a shromažďující se ve velkých bublinách.

V případě zvýšení tlaku v systému, ke kterému dochází během ohřevu chladicí kapaliny, se pojistný ventil mírně otevře a uvolní vodu, čímž vznikne přetlak.

Pružinové ventily pro výkonné a rozvětvené topné systémy jsou vybaveny trubicí, kterou je chladicí kapalina vypouštěna, aby nedošlo k popálení přítomných osob

Doporučuje se propouštět vodu nebo nemrznoucí roztok vypouštěný pojistným ventilem trychtýřem, aby se v počátečních fázích monitoroval stav potrubí.

Instalace bezpečnostní skupiny topného systému
Bezpečnostní zařízení pro vytápění
Pravidla pro instalaci bezpečnostních zařízení
Tlakoměr s doplňovacím ventilem
Automatický odvzdušňovač s manometrem
Skupina pojistných ventilů s manometrem
Pružinový ventil s odtokovou hadičkou vody
Topné trubky pokryté usazeninami

Odborníci doporučují zakoupit ne jedno, ale dvě taková zařízení najednou. Jedno je hlavní a druhé je náhradní. Lze jej nainstalovat na obtok nebo uložit do skříně.

Oběhové čerpadlo je obvykle odolné vůči poruchám, ale je citlivé na kvalitu vody v topném okruhu. Pro prodloužení životnosti topného zařízení je rozumné zajistit filtraci chladicí kapaliny a včasné proplachování systému.

Schémata systémů s cirkulací čerpadla

Topné systémy s nuceným oběhem se liší následovně:

• jako jedno- nebo dvoutrubkové (možnost připojení potrubí k radiátorům);
• s vertikálními stoupačkami nebo horizontálními hlavními potrubími;
• slepá ulička nebo se stejným průtokem chladicí kapaliny
• s horním nebo spodním zapojením.

Jednotrubkové systémy jsou stále méně běžné, protože jejich nevýhody výrazně převažují nad výhodami. Jedná se o velmi jednoduchou variantu, u které jsou radiátory zapojeny sériově. Chladicí kapalina prochází každým topným zařízením postupně a postupně se ochlazuje.

Je zřejmé, že u takového schématu budou první radiátory místnost vytápět lépe než ty, které se nacházejí na konci systému. Na konečné části hlavního potrubí je nutné instalovat více radiátorů než na začátku, aby se vyrovnal teplotní rozdíl.

Jednotrubkové topné systémy se snadno implementují a jsou levné, ale problém nerovnoměrného vytápění a závislosti na poruše jednoho radiátoru je v moderních podmínkách prakticky nevyužívá.

Takové zařízení je extrémně nepohodlné, protože v případě poruchy není možné odpojit pouze jeden radiátor, je nutné vypustit chladicí kapalinu z celého okruhu. Dvoutrubkové schéma zahrnuje paralelní připojení každého radiátoru pomocí dvou trubek ke společnému hlavnímu potrubí.

To samozřejmě bude vyžadovat použití více materiálů a celkové náklady a doba instalace budou vyšší než při použití jednotrubkové varianty.

Dvoutrubkové topné systémy umožňují rovnoměrné vytápění každé místnosti a porucha jednoho radiátoru nezpůsobí vypnutí celého okruhu.

Na každém radiátoru s dvoutrubkovým připojením jsou instalovány uzavírací ventily. To umožňuje v případě potřeby demontovat nebo odpojit pouze jeden radiátor, zatímco ostatní prvky systému nadále fungují v normálním režimu.

U tohoto schématu se ohřev provádí rovnoměrně, protože chladicí kapalina vstupuje do každého radiátoru samostatným potrubím a poté se vrací do kotle pro ohřev, místo aby procházela ostatními radiátory.

Vertikální stoupačky se používají ve vícepodlažních budovách, je vhodné k nim připojit radiátory umístěné na různých podlažích. Vertikální konstrukce usnadňuje rychlé odstranění vzduchu, který vstoupil do systému, což výrazně snižuje pravděpodobnost vzniku vzduchových uzávěrů.

Vytvoření vertikálního topného systému nebude levné, ale je to efektivní schéma, odolné vůči vzduchu a ideální pro instalaci ve vícepodlažních budovách.

V horizontálních schématech je hlavní vedení, ke kterému jsou radiátory připojeny paralelně, umístěno, jak název napovídá, v horizontální rovině. Tento typ systému je vhodný pro vytápění jednopatrových budov s velkou plochou.

Relativně levná varianta není pojištěna proti tvorbě vzduchových uzávěrů. Aby se tomuto druhu problému zabránilo, používají se automatické odvzdušňovací ventily. Pravidla pro odstranění vzduchového uzávěru z topného systému jsme zde podrobně zvážili.

Horizontální topné systémy jsou relativně levné a obvykle se používají při navrhování velkých budov s jedním nebo dvěma podlažími.

Nerovnoměrné vytápění je typické nejen pro jednotrubkové systémy, ale také pro variantu slepého vytápění, která je poměrně rozšířená.

V takovém schématu proudí chladicí kapalina v opačném směru než je zpětný tok. V důsledku toho se v systému objevují radiátory, které přijímají chladicí kapalinu, která již poněkud vychladla, a která poté proudí do zpětného potrubí.

V systémech s odstavným koncem dostávají radiátory umístěné daleko od stoupačky méně tepla než ty, které se nacházejí vedle ní. V průchozích schématech fungují všechny prvky systému v ekvivalentním režimu.

V důsledku toho se k prvním radiátorům ze stoupačky dostává více tepla a k těm vzdálenějším méně. V malých prostorách nemusí být tento okamžik tak patrný, ale v prostorných domech bude patrný. V této situaci se doporučuje vytvořit několik krátkých hlavních potrubí spíše než jedno dlouhé, aby celé chladivo cirkulovalo větvemi přibližně při stejné teplotě.

Schéma průchodu je založeno na stejné délce cirkulačních prstenců v celém domě, což umožňuje dosáhnout extrémně přesné rovnoměrnosti vytápění. Implementace této možnosti uspořádání však není snadná, protože bude vyžadovat velké množství trubek.

Horní rozvody v topných systémech se používají, pokud je k dispozici půda, kde lze instalovat expanzní nádobu. Pokud to není možné, lze úspěšně realizovat spodní rozvody vytápění.

Horní a dolní uspořádání jsou pojmenována podle umístění přívodního potrubí. V prvním případě chladicí kapalina vstupuje do systému shora a ve druhém zespodu.

Při horním uspořádání je expanzní nádrž instalována v nejvyšším bodě systému, chladicí kapalina je distribuována systémem pod vlivem gravitace. Zpětné potrubí zde bude pod radiátory. Pro realizaci takového projektu v soukromém domě je potřeba půda, kde je nádrž instalována.

Pokud neexistují podmínky pro horní rozvod, použije se druhá možnost, kdy je chladicí kapalina přiváděna zespodu a vratná kapalina je instalována nad radiátory. Úkol pohybu chladicí kapaliny dostatečně vysokou rychlostí je přidělen především oběhovému čerpadlu.

Tento typ systému se instaluje postupně, od spodního patra k hornímu, přičemž přívodní potrubí je provedeno s mírným sklonem, aby se zabránilo vzniku vzduchových uzávěrů.

Pro odstranění vzduchových uzávěrů jsou topné komunikace vybaveny automatickými odvzdušňovacími otvory:

Automatické odvzdušňovací ventily jsou instalovány na všech okruzích a kruzích topných systémů, na vysokoteplotních, středněteplotních a nízkoteplotních systémech, včetně podlahového vytápění a soklových variant.

Kolektor podlahového a sálavého vytápění musí být vybaven vlastním odvzdušňovacím otvorem. Doporučuje se však instalovat na každý kruh samostatný odvzdušňovací otvor.

Použití odlučovače vzduchu umožňuje vyhnout se instalaci automatických odvzdušňovacích ventilů na potrubí a Mayevského kohoutků na radiátory. Tato zařízení oddělí vzduch rozpuštěný ve vodě a odstraní ho ze systému.

V nejvyšších bodech systémů jsou instalovány konvenční automatické odvzdušňovací ventily, na radiátorech jsou instalovány Mayevskyho kohoutky a před oběhovým čerpadlem jsou instalovány odlučovače, které jej chrání před poškozením vzduchem.