Циркуляционный насос для открытой системы отопления

Что такое открытая система отопления

С того времени, когда впервые была применена передача тепловой энергии с помощью воды, для ее распределения по батареям стала использоваться открытая система отопления. Она по сей день успешно служит для обогрева зданий, преимущественно — частных домов. Закрытая схема, работающая под давлением, появилась гораздо позже. Всю информацию, касающуюся устройства, работы и особенностей открытых систем, вы сможете почерпнуть из данной статьи.

Определение открытой отопительной системы

Общеизвестно, что между котельной установкой и приборами отопления по трубам циркулирует жидкий теплоноситель, работающий в качестве посредника для передачи тепловой энергии. В отличие от печей, нагревающих воздух вокруг себя напрямую, водяная система способна переносить теплоту на большие расстояния. Это и привело к ее повсеместному внедрению. Простейшая схема открытой системы отопления для одноэтажного дома представлена на рисунке:

Вода, протекающая по трубопроводам, расширяется вследствие нагревания. Образующийся излишек вытесняется в специальную емкость – расширительный бак. Особенность открытой схемы, отличающая ее от других систем – установленный в самой высокой точке бак открытого типа. Простыми словами, емкость, куда вытесняется излишек горячего теплоносителя, напрямую сообщается с атмосферой.

Функционирует схема следующим образом. При повышении температуры объем воды в сети возрастает, соответственно, поднимается ее уровень в расширительном баке. При этом часть воздуха из емкости просто вытесняется в атмосферу через патрубок. Когда в силу разных причин температура падает, снижается и уровень теплоносителя в резервуаре, а воздух извне занимает его место, свободно входя через открытый патрубок.

Примечание. Нельзя путать рассматриваемую схему с таким понятием, как открытая система теплоснабжения. Понятие касается централизованных сетей, из которых теплоноситель безвозвратно отбирается на нужды горячего водоснабжения. При индивидуальном отоплении частных домов и других зданий подобные схемы не применяются.

Виды открытых систем

Подобные схемы водяного отопления делятся на виды в зависимости от способа циркуляции и доставки теплоносителя к радиаторам с последующим его возвратом обратно в котел. Нагретая вода может двигаться по магистралям двумя способами:

с помощью естественной циркуляции;
искусственным побуждением от насоса.

В силу особенностей конструкции избыточное давление в открытой системе отопления практически отсутствует. В высшей точке оно равняется атмосферному, а в низшей несколько повышается из-за гидростатического воздействия столба воды. Значение этого напора невелико, что дает возможность организовать естественную циркуляцию теплоносителя. Принцип основан на том, что теплоноситель с разной температурой имеет различную плотность, а значит, и массу. Пример: 1м3 воды при t = 40 °С весит 992 кг, после возрастания температуры до 60 °С масса 1м3 падает до 983 кг.

Казалось бы, разница незначительна. Тем не менее она позволяет остывшему теплоносителю с низкой температурой вытеснять из котла более легкую горячую воду. В трубопроводах возникает естественная (конвективная) циркуляция, а подобные системы называют самотечными либо гравитационными, ведь движение в них происходит за счет силы тяжести. Поэтому скорость течения теплоносителя в магистралях и радиаторах невелика, всего 0.1—0.3 м/с. Зато такие схемы полностью энергонезависимы, при условии, что совместно с ними работают котлы для открытой системы отопления, нетребующие электричества.

Примечание. В гравитационных системах магистрали делаются с увеличенными уклонами и диаметрами труб.

С целью повысить скорость протекания воды по трубам и уменьшения времени прогрева помещений в магистраль, идущую от котла, встраивается насос. Он принуждает теплоноситель двигаться со скоростью 0.3—0.7 м/с, из-за чего теплоотдача происходит интенсивнее, а все ветви прогреваются равномернее. Благодаря присутствию насоса расстояние между источником тепла и батареями может быть увеличено как по протяженности, так и по высоте.

Установка насосного агрегата позволяет создать небольшое избыточное давление в системе отопления, позволяющее теплоносителю хорошо затекать в радиаторы. Это однозначно повышает эффективность работы системы в целом, хотя и делает ее зависимой от наличия электроэнергии.

Примечание. Чтобы обогрев частного дома не прекращался вместе с отключением электричества, циркуляционный насос принято устанавливать на параллельной байпасной линии.

Разновидности схем

Нагретую котлом воду можно доставить к батареям и вернуть в котел разными способами. По способам подачи открытая система отопления с насосом бывает:

В однотрубной системе подача теплоносителя организована посредством одной магистрали большого диаметра, проходящей мимо всех радиаторов. Приборы присоединяются к ней обоими патрубками, забирая воду из трубы и отдавая ее туда же. Раздающая магистраль может проходить горизонтально в пределах 1 этажа («ленинградка»), как показано на схеме:

Система может представлять собой вертикальные стояки, пронизывающие несколько перекрытий, а батареи к ним подсоединяются поэтажно. Типовая однотрубная схема отопления с принудительной циркуляцией с вертикальными стояками для двухэтажного дома изображена на рисунке:

Наряду с кажущейся простотой устройства подобных схем однотрубные системы имеют существенный недостаток: в каждый последующий прибор приходит все более холодная вода. Это накладывает ограничение на количество батарей, для эффективного прогрева их число не должно превышать 5. Другое дело – двухтрубная система, где теплоноситель приходит к радиаторам по одной магистрали, а уходит – по другой. В этом случае протяженность ветвей и количество батарей на каждой из них может быть значительно больше.

Кроме того, движение теплоносителя можно организовать в одном направлении, чтобы он проходил одинаковое расстояние через все радиаторы. Такая попутная система с циркуляционным насосом изображена на рисунке:

Двухтрубная система дает возможность доставлять ко всем, даже самым отдаленным батареям, воду с одинаковой температурой. Схема немного сложнее в монтаже, но проще в разработке и надежнее в эксплуатации.

Плюсы и минусы

Открытая отопительная система до сих пор не потеряла своей актуальности, а в последнее время даже переживает второе рождение, и этому есть свои причины. Многие домовладельцы озабочены энергонезависимостью своих коммуникаций, а схема с открытым баком позволяет этого достичь. Есть у нее и другие достоинства:

производить заполнение открытой системы теплоснабжения и спуск воздуха проще, нежели в закрытой. Не нужно следить за максимальным давлением, а при наполнении воздух очень быстро покидает трубопроводы через открытый расширительный бак. Остается только развоздушить радиаторы;
проще осуществлять подпитку: опять же, контроль за давлением не требуется, а воду можно доливать в емкость хоть ведром;
работа системы не зависит от наличия протечек: здесь рабочее давление весьма незначительно, поэтому пока в тепловой сети есть вода, она будет функционировать исправно.

Читать еще: Что такое биметаллические радиаторы отопления

Как водится, не обошлось и без недостатков, из-за которых подобные системы стали постепенно вытесняться схемами закрытого типа с мембранным расширительным баком. По причине прямого контакта теплоносителя с атмосферным воздухом в емкости происходит сразу 2 процесса: естественное испарение горячей воды и насыщение ее кислородом. Отсюда проистекают следующие требования:

надо следить за уровнем воды в резервуаре и вовремя его пополнять;
нельзя заполнять отопительную сеть антифризом, что при испарении выделяет вредные вещества.

Насыщение кислородом теплоносителя приводит к уменьшению срока службы стальных деталей котла. По перечисленным причинам открытая система давно не применяется в многоквартирном доме, хотя в 60—70-е годы советской эпохи такая практика имела место в жилых зданиях малой этажности. Также нежелательна ее эксплуатация с высокотемпературными источниками тепла, когда теплоноситель близок к температуре кипения. Дело в том, что при повышенном давлении в закрытой сети этот порог повышается, а испаряться воде некуда. В открытой системе количество воды станет быстро уменьшаться, освобождая весь объем расширительного бака для воздуха.

Заключение

Открытые водяные системы – настоящая находка для тех людей, кто хочет полной независимости от внешних источников энергии. Правда, за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами трубопроводов и обеспечением необходимых уклонов. В результате скрыть эти магистрали весьма непросто и они портят своим видом интерьер комнат. Также снижена скорость прогрева жилища, затруднено автоматическое регулирование с помощью термостатических радиаторных вентилей.

Как правильно выполняется установка циркуляционного насоса на отопление в частном доме

Чтобы нагретая вода веселее текла по трубам, в системах отопления частных домов предусматривается установка циркуляционного насоса. Такое решение дает ощутимые преимущества. Но главный вопрос, волнующий домовладельцев и освещенный в данном материале, — где лучше поставить насос и как правильно выполнить его монтаж. Ведь основную часть споров и сомнений вызывает как раз место врезки агрегата. А заодно разберемся, как выполнить его подключение к домовой электросети своими руками.

Чем хороши насосные системы отопления

30 лет назад в частных домах было распространено так называемое паровое отопление, где теплоноситель циркулировал по трубам и батареям самотеком, а источником тепла служил газовый котел или дровяная печь. Насосы для перекачки воды применялись в сетях централизованного теплоснабжения. Когда появились компактные циркуляционные насосы для отопления, то они перекочевали в частное домостроительство, поскольку давали следующие преимущества:

Выросла скорость движения теплоносителя. Тепло, вырабатываемое котлом, стало быстрее доставляться к радиаторам и передаваться в помещения.
Соответственно, процесс обогрева дома существенно ускорился.
Чем выше скорость протока, тем больше пропускная способность трубы. Значит, то же количество теплоты можно доставить в комнаты по магистралям меньшего диаметра. Проще говоря, трубопроводы стали вдвое меньше благодаря принудительной циркуляции воды от насоса, что дешевле и практичнее.
Магистрали теперь можно прокладывать с минимальным уклоном и делать сколь угодно сложные и протяженные схемы водяного отопления. Главное, — правильный подбор насосного агрегата по мощности и создаваемому давлению.
Бытовой циркуляционный насос для отопления сделал возможным организацию теплых полов и более эффективных закрытых систем, работающих под давлением.
Удалось убрать с глаз вездесущие трубы, проходящие по комнатам и не всегда гармонирующие с интерьером. Все чаще отопительные коммуникации прокладываются в стенах, под напольным покрытием и за подвесными (натяжными) потолками.

Примечание. Минимальный уклон 2—3 мм на 1 м трубопровода нужен для опорожнения сети в случае ремонта или обслуживания. Раньше его делали не менее 5 мм / 1 м. п.

У насосных систем есть и недостатки, куда без них. Это зависимость от электричества и его расход перекачивающим агрегатом в течение отопительного сезона. Поэтому при частых отключениях электроэнергии циркуляционный насос нужно устанавливать вместе с блоком бесперебойного питания либо подключать к электрогенератору. Второй недостаток не критичен, если правильно подобрать мощность аппарата, тогда и потребление электричества выйдет приемлемым.

Ведущие производители отопительного оборудования, такие как Grundfos (Грундфос) или Wilo (Вило) разработали новые модели агрегатов, способные экономить электроэнергию. Например, если купить и поставить циркуляционный насос Alpfa2 от бренда Grundfos, то он будет автоматически менять производительность в зависимости от потребностей системы отопления. Правда, цена его стартует от 120 у. е.

Циркуляционные агрегаты нового поколения от Grundfos – модели Alpfa2 и Alpfa2L

Куда ставить насос — на подачу или в обратку

Невзирая на обилие информации в интернете, пользователю довольно сложно понять, как правильно установить насос на отопление, чтобы обеспечить принудительную циркуляцию воды в системе собственного дома. Причина – противоречивость этой информации, вызывающая постоянные споры на тематических форумах. Большая часть так называемых спецов утверждает, что агрегат ставится только на обратный трубопровод, приводя такие умозаключения:

температура теплоносителя на подаче гораздо выше, чем в обратке, поэтому насос прослужит недолго;
плотность горячей воды в подающей магистрали меньше, поэтому ее труднее перекачивать;
статическое давление в обратном трубопроводе выше, что облегчает работу насоса.

Интересный факт. Иногда человек случайно попадает в котельную, обеспечивающую центральное отопление квартир, и видит тамошние агрегаты, врезанные в обратку. После этого он считает подобное решение единственно верным, хотя не знает, что в других котельных центробежные насосы могут стоять и на подающей трубе.

Отвечаем на приведенные утверждения по пунктам:

Бытовые циркуляционные насосы рассчитаны на максимальную температуру теплоносителя 110 °С. В домашней отопительной сети она редко поднимается выше 70 градусов, да и котел не нагреет воду больше, чем 90 °С.
Плотность воды при 50 градусах составляет 988 кг/м³, а при 70 °С – 977.8 кг/м³. Для агрегата, развивающего давление 4—6 м водного столба и способного перекачивать около тонны теплоносителя за 1 час, разница в плотности перемещаемой среды 10 кг/м³ (объем десятилитровой канистры) просто ничтожна.
На практике столь же несущественна разность статических давлений теплоносителя в подающей и обратной магистрали.

Читать еще: Циркуляционный насос в системе отопления

Отсюда простой вывод: циркуляционные насосы для отопления допускается врезать как в обратный, так и в подающий трубопровод системы отопления частного дома. Данный фактор никак не повлияет на работоспособность агрегата или эффективность обогрева здания.

Котельная, сделанная нашим экспертом Владимиром Сухоруковым. Есть удобный доступ ко всему оборудованию, в том числе – насосам.

Исключение – дешевые твердотопливные котлы прямого горения, не оборудованные автоматикой. При перегреве теплоноситель в них закипает, поскольку горящие дрова нельзя потушить в один момент. Если циркуляционный насос установлен на подаче, то образующийся пар вперемешку с водой поступает внутрь корпуса с крыльчаткой. Дальнейший процесс выглядит так:

Рабочее колесо перекачивающего устройства не предназначено для перемещения газов. Поэтому производительность аппарата резко снижается, а скорость течения теплоносителя падает.
В котловой бак поступает меньше охлаждающей его воды, отчего перегрев возрастает, а пара образуется еще больше.
Увеличение количества пара и его попадание в крыльчатку приводит к полной остановке движения теплоносителя в системе. Возникает аварийная ситуация и в результате роста давления срабатывает предохранительный клапан, выбрасывающий пар прямо в помещение котельной.
Если меры по тушению дров не предпринимаются, то клапан не справляется со сбросом давления и происходит взрыв с разрушением оболочки котла.

Для справки. В дешевых теплогенераторах, выполненных из тонкого металла, порог срабатывания предохранительного клапана составляет 2 Бар. В более качественных ТТ-котлах этот порог предусматривается на уровне 3 Бар.

Практика показывает, что от начала процесса перегрева до срабатывания клапана проходит не более 5 минут. Если установить циркуляционный насос на обратной трубе, то пар в него не попадет и промежуток времени до аварии возрастет до 20 мин. То есть, монтаж агрегата на обратку не предотвратит взрыв, но отсрочит его, что даст больше времени на устранение проблемы. Отсюда рекомендация: насосы для котлов, работающих на дровах и угле, лучше ставить на обратном трубопроводе.

Для хорошо автоматизированных пеллетных отопителей место установки значения не имеет. Больше информации по теме вы узнаете из видео нашего эксперта:

Принцип работы открытой системы отопления с циркуляционным насосом

В последнее время открытые системы отопления с циркуляционным насосом пользуются широким спросом. Из-за простоты монтажа, доступной стоимости и высоких показателей КПД подобные изобретения существенно превосходят остальные, являясь оптимальным решением для большинства помещений. Они демонстрируют лучшую производительность при низком энергопотреблении.

В водяных отопительных системах основным теплоносителем является жидкость. Она циркулирует от котельной установки к радиаторам отопления, отдавая тепловой потенциал окружающему пространству. В зависимости от длины труб процесс циркуляции может продолжаться довольно долго, что позволяет обогревать большие постройки. За счет такой особенности водяные системы отопления пользуются невероятным спросом.

Большинство установок способно функционировать без дополнительного насосного оборудования, т. к. передвижение теплоносителя осуществляется посредством термодинамических принципов. Простыми словами, процессу циркуляции способствует разность плотностей горячей и холодной жидкости, а также специфический уклон трубопровода.

Одной из ключевых составляющих системы является открытый расширительный бак, куда поступают остатки разогретого теплоносителя. В этом резервуаре осуществляется восстановление нормального давления, для чего бак устанавливают выше всех остальных узлов агрегата.

Процесс работы открытой системы состоит из двух этапов:

1. Подача теплоносителя. Разогретая до определенной температуры вода начинает перемещаться от котла к радиаторам отопления.
2. Обратный процесс. Остатки теплоносителя попадают в расширительную емкость, охлаждаются, а затем возвращаются обратно, в результате чего цикл замыкается.

В системах однотрубного типа подача и обратка теплоносителя происходят в одной магистрали. В двухтрубных для этого используется две трубы.

Конструкция однотрубной системы отопления с насосом выглядит очень просто. В базовой комплектации установка состоит:

1. Из котельного агрегата.
2. Радиаторов отопления.
3. Расширительной емкости.
4. Системы труб.

Отдельные потребители не устанавливают в доме радиаторы, решая проблему монтажом специальной трубы с диаметром 8−10 см по периметру здания. Но, по заявлению специалистов, такие системы недостаточно эффективны, при этом их не совсем удобно обслуживать.

Однотрубная схема открытой системы отопления с насосом является энергозависимой. А что касается затрат на покупку комплектующих в виде труб, арматуры и сопутствующего оборудования, то они относительно невысоки.

По конструкционным особенностям двухтрубные устройства немного сложнее и дороже. Но это оправдывается некоторыми плюсами, перекрывающими недостатки однотрубного варианта. Вода прогревается до равномерной температуры, а затем одновременно поступает ко всем приборам. В свою очередь, охлажденный теплоноситель возвращается с помощью обратной трубы, а не проходит через следующий радиатор.

Обустраивая открытую систему отопления с насосом и расширительным баком, необходимо выделить несколько правил и требований к предстоящей работе. Они заключаются в следующем:

1. На этапе монтажа котельную установку нужно закрепить в самом низком месте магистрали, а расширительный бак — в самом высоком.
2. В идеале котел нужно расположить в чердачном помещении. В холодный период резервуар и подающий стояк нуждаются в утеплении.
3. Прокладывая магистраль, следует избегать большого количества поворотов, соединительных и фасонных элементов.
4. В гравитационных системах циркуляция теплоносителя осуществляется с невысокой скоростью — не больше 0,1−0,3 м в секунду. Из-за этого прогревать воду нужно постепенно, избегая кипения. В противном случае эксплуатационный срок труб существенно снизится.
5. Если в холодную пору года отопительная система не эксплуатируется, теплоноситель лучше слить. Такой подход позволит предотвратить преждевременное повреждение труб, радиаторов и котла.
6. Объем теплоносителя в расширительном баке нужно контролировать и восстанавливать по мере исчерпания жидкости. Если этого не делать, повысится риск образования воздушных пробок, которые снизят эффективность работы радиаторов.
7. Оптимальным вариантом теплоносителя является вода. Дело в том, что антифриз содержит в своем составе токсические вещества, и при взаимодействии с атмосферой они могут нанести вред человеческому здоровью. Такой тип жидкости может использоваться, когда нет возможности осуществлять слив теплоносителя в холодный период.

На этапе обустройства системы нужно внимательно рассчитывать оптимальное сечение и уклон трубопровода.

Актуальные нормы проектирования регламентируются СНиП под номером 2.04.01−85. В контурах с гравитационной циркуляцией жидкости диаметр сечения трубы существенно больше, чем в системах с насосом.

Читать еще: Экономное отопление гаража

Установка циркуляционного насоса своими руками: инструкция, подключение, фото работ

Вступление

Для автономного отопления загородного дома с естественной циркуляцией, характерна общая проблема. Неравномерное движение теплоносителя по системе приводит к неравномерному прогреванию приборов отопления, особенно если система отопления достаточно протяженная. Решает задачу неравномерного движения теплоносителя тепловые насосы отопления, превращая отопление, в систему отопления принудительной циркуляции.

Зачем ставить циркуляционный насос

Если вы столкнулись с проблемами неравномерного прогрева системы отопления по дому, решить её можно двумя способами:

Заменить все трубы отопления, установив трубы большего диаметра;
Или установить циркуляционный насос в систему.

Очевидно, что установка циркуляционного насоса значительно дешевле и практичнее, замены труб. Врезав циркуляционный насос в систему можно решить несколько задач:

Прогрев отопительных приборов будет более равномерный;
Контур системы отопления значительно расшириться;
Насос устранит проблему воздушных пробок.

С насосом будет проще принимать душ и одновременно пользоваться другими сантехническими устройствами дома. Кстати, вы всегда можете купить дешевые дешевые душевые кабины Москва полна сюрпризов и интернет-магазин «ТМ Титан» один из них.

Стоит обратить внимание, что для установки циркуляционного насоса, в уже готовую систему отопления не придется делать сложных монтажных работ. Используется технология врезки.

Выбор (расчет) циркуляционного насоса

Для выбора циркуляционного насоса, необходимо сделать его расчет мощности. Если у вас сложная система отопления, расчет насоса лучше доверить специалисту. В простой системе отопления, мощность требуемого насоса рассчитывается по формуле:

Расчет позволит выбрать насос по параметру: максимальная производительность по воде или пропускная способность.

Обращаю внимание

Обратите внимание, что для работы циркуляционного насоса необходима доступность электричества. Электрическая мощность не указывается на маркировке насоса, но составляет 100-250 Вт, что позволяет подключить их к любой группе силовых розеток дома. Однако, для защиты от поражения электротоком, линию питания насоса нужно защитить УЗО на 30 mA.

Важно! При работе циркуляционные насосы издают достаточно сильный звук «жужжания». Этот параметр может быть указан в описаниях насоса и на него нужно обращать внимание, чем он меньше, тем лучше.

Установка циркуляционного насоса в систему отопления

Материал для работ

Из материалов понадобится:

Сам насос;
Соединительные фитинги для врезки насоса;
Обратный клапан или вентиль байпас;
Два запорных вентиля (шаровых крана) для установки с двух сторон насоса;
Фильтр грубой очистки;
Муфта соединительная с контргайкой;
Подмотка и паста сантехническая.

Инструмент для работ

Для работ приготовьте следующий инструмент:

Разводной и гаечные ключи нужного размера;
Сварка.

Выбор места установки насоса

Современный циркуляционный насос «мокрого» типа, можно устанавливать, как в обратную, так и в прямую ветку отопления. Традиционно, циркуляционный насос ставится в «обратку» перед котлом, чтобы:

Уменьшить износ и увеличить срок эксплуатации ротора насоса;
Избежать закипания котла из-за вытягивания воздуха из котла насосом;
Повреждения насоса из-за возможного закипания котла, особенно твердотопливного.

Схема насоса в прямом трубопроводе и Схема насоса в обратном трубопроводе

Инструкция подключить циркуляционный насос

Примечание: Есть два варианта врезки насоса: с установкой перекрывающего вентиля или установкой шарового клапана на основную линию врезки.

При установке насоса в действующую теплосеть, предварительно слейте весь теплоноситель;
Если необходимо, проведите чистку труб отопления;

На участке установки насоса, монтируется байпас. Диаметр трубы байпаса нужно сделать меньше диаметра основной трубы;

Перед насосом ставим фильтр грязной очистки. На фильтре есть стрелка движения воды. Он остановит шлам системы;

Вал насоса должен быть установлен горизонтально. На корпусе насоса показана стрелка движения теплоносителя;
Запорные вентили (шаровые краны) ставятся до и после насоса. Они играют техническую роль на случай ремонта.;
Запорный вентиль или шаровой клапан ставится на основной трубе теплоносителя;

При сборке придерживаемся схемы;

После окончания установки насоса, система заполняется теплоносителем. Далее, открывается винт насоса для стравливания воздуха (вода появится в отверстии винта).

Важно! Установка циркуляционного насоса завершена. Если система отопления короче 80 метров, то достаточно одного циркуляционного насоса.

Фото вертикальной установки циркуляционного насоса с шаровым клапаном

Фото вертикальной установки насоса с тремя вентилями

Электрическое подключение насоса

Ввиду того, что через насос протекает вода, электрическая цепь питания насоса должна защищаться УЗО (устройством защитного отключения) с током отсечки 30 mA. Подсоединять насос к питанию можно: