Принцип работы и расчёт схемы отопления с естественной циркуляцией частного дома

Как подобрать насос на теплый пол по расчетным параметрам

Агрегат создает достаточное давление для того, чтобы теплоноситель мог двигаться с нужной скоростью. При этом скорость движения нагретой воды должна зависеть от количества тепла, требуемого для комфортного температурного состояния помещения в зависимости от внешних погодных условий. Для таких целей нужно выбирать насосы с возможность регулирования и тремя скоростями.

Подбор насоса для теплого пола на обогрев будет производиться по следующим параметрам:

расход;
напор.

Но в каждом индивидуальном случае эти параметры нужно высчитывать. Для вычисления производительности используется следующая формула:

P_h – мощность контура обогрева, кВт;
t _пр.т– температура, с которой теплоноситель подается в контур, гр.;
t _обр.т – температура на обратном патрубке, гр.

Обычно разница между температурой на выходе и на обратном патрубке составляет не более 5 градусов. Мощность контура обогрева чаще всего определяется площадью отапливаемой поверхности. Для того чтобы подобрать насос согласно требуемой мощности, можно воспользоваться специальной таблицей. Все данные в ней указываются для средней полосы России. Потому при более суровых показателях погодных условий или при отсутствии хорошей теплоизоляции дома к полученной производительности насоса нужно добавить около 20%. В любом случае производительность должна браться с запасом на расчет аномальных холодов и чтобы система не работала на самой высокой степени производительности.

Второй параметр, который нужно вычислить для насоса, – напор, нагнетаемый лопастями насоса. Напор нужен, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление проводников теплоносителя, фитингов, а также других элементов системы. Сопротивление труб определяется:

материалом труб;
диаметром.

Значение сопротивления трубы должно быть в документах, или же можно воспользоваться усредненными показателями. Также нужно будет учитывать сопротивление фитингов, смесителей и вентилей. Для вычисления напора насоса можно воспользоваться следующей формулой:

P – гидравлическое сопротивление труб на каждый погонный метр, Па/м;
L – длина контура труб;
K – коэффициент запаса мощности.

Чтобы рассчитать необходимый напор в системе водяного теплого пола, нужно сопротивление на каждый метр трубы умножить на длину контура. Полученное значение в килопаскалях нужно будет перевести в атмосферы. Для этого делят значение с прибавленным коэффициентом запаса на 1000. Подобранный результат, называемый рабочей точкой насоса, можно будет сравнивать с маркировкой на агрегате.

Для того чтобы выбрать нужную модель, нужно сравнивать полученный результат с данными специального графика. Выбирая модель, нужно действовать таким образом, чтобы рабочая точка находилась в средней трети. Если планируется использовать трехскоростной агрегат, то лучше выбирать модель по второй скорости. Так добиваются оптимальной работы агрегата в приемлемом режиме с неполной нагрузкой.

Использование циркуляционного насоса – не роскошь, а необходимость. Даже при небольших площадях контура естественная циркуляция теплоносителя будет слабой. Это вызовет дискомфорт пребывания в квартире, а также потребует большего количества электроэнергии на отопление.

Где в сочинении формулировать проблему текста?

Исходя из критериев оценивания сочинения, формулировку проблемы можно писать в любой части сочинения (введении, основной части, заключении).

Однако наиболее приемлемыми и общепринятыми являются два места: во введении в сочинение и в начале основной части сочинения.

Формулировка проблемы во введении

В зависимости от вида введения, которое использует школьник в своей работе (см. статью «Введение в сочинении» , проблему исходного текста можно написать в первой части сочинения, т.е. в самом введении.

А именно, закончить введение формулировкой проблемы текста, которая будет прокомментирована в основной части сочинения.

В этом случае уместно сформулировать проблему в виде риторических вопросов, которые сразу зафиксируют внимание проверяющего сочинение на ключевых понятиях исходного текста. Также данный способ подходит, если на экзамене попался сложный для понимания текст

Также данный способ подходит, если на экзамене попался сложный для понимания текст.

Например:

Как дети относятся к своим родителям? Как воспринимают их? Эти вопросы неизбежно возникают в голове при прочтении текста Ю.Бондарева. ()

Закончить введение можно также формой сочетания слова «проблема» с именем существительным, употреблённым в форме родительного падежа.

Например:

В данном отрывке писатель поднимает проблему проявления человеколюбия на войне, а также сочувствия к своему врагу. ()

Также во введении можно использовать второй способ формулировки проблемы путём цитирования автора.

Например:

«Левитан показал нам самим всю силу нашей любви к своей родной стране», — пишет К.Г.Паустовский. ()

Другие примеры формулировки проблемы текста в введении смотрите в статье «Введение в сочинении» .

Формулировка проблемы в основной части сочинения

Формулировку проблемы текста можно разместить в основной части сочинения непосредственно перед её комментарием.

Начиная основную часть с формулирования проблемы, автор сочинения может практически сразу переходить к комментированию проблемы, показывая таким образом свое умение читать и анализировать текст.

Например:

Рассказывая об участии доктора Юрия Живаго в бою, писатель поднимает проблему нравственного выбора человека на войне. Об этом говорит тот факт, что находясь в отряде красных партизан, доктор сочувственно следит за тем, как ведут себя белогвардейские мальчики и юноши, гибнущие во время боя. ()

В таком случае можно воспользоваться любым способом формулировки проблемы, в зависимости от предпочтения автора сочинения.

Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией

Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:

Однотрубная
Двухтрубная

Двухтрубная схема

Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.

Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:

Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя

Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему

Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.

Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.

Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:

Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм

Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.

Однотрубная схема

Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:

Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели

Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.

Что влияет на скорость циркуляции ?

Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:

Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными

Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит

Видео рабочей системы

https://youtube.com/watch?v=Ej-3IVxqKbY

В заключении

Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.

Марки котлов на твердом топливе российского производства

Анализ технических характеристик поможет составить общее представление о твердотопливных котлах длительного горения. Отзывы потребителей на независимых форумах дают объективную оценку отечественных разработок.

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск):

Таблица 1. Твердотопливные котлы Zota Mix и Pellet производства завода отопительной техники и автоматики (г. Красноярск)

КПД котлов модельного ряда Zota Mix — 80%, Pellet — 90%;
комбинированные стальные твердотопливные котлы Zota Mix работают на любом виде топлива (сжиженный или природный газ, электричество, жидкое топливо);
камера сгорания и зольный ящик расположены внутри водяной рубашки;
регулируемая заслонка дымохода, механический тягорегулятор и подсос воздуха эжектором, который установлен в топочной дверце, обеспечивают полное сгорание топлива при минимальной тяге;
внешняя поверхность корпуса покрыта антикоррозийным полимерным составом;
съемная дверца за передней панелью обеспечивает доступ для чистки газохода;
возможность ремонта.

Конструкция котла Zota Mix

нужен запас топлива и место для его хранения;
затраты по доставке, выгрузке и складированию дров, угля, брикетов;
снижение производительности котлов Zota Mix при использовании некачественного топлива (бурый уголь на 10÷20%, сырые дрова на 60÷70%);
для Zota Mix — ручная загрузка топлива, очистка зольника, стенок топки, газоходов и дымового патрубка;
обязательная подготовка котловой воды (жесткость до 2 мг-экв/л);
установка в отдельном помещении;
для котлов линии Zota Mix необходима установка теплоаккумулятора, дымососа, бойлера.

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск):

Таблица 2. Аппараты комбинированные твердотопливные с водяным контуром (АКТВ). Производитель ООО «Сибтеплоэнергомаш» (г. Новосибирск)

бюджетный вариант твердотопливных котлов с водяным контуром для дома (цена 11000÷25000 рублей);
компактный размер;
водяной теплообменник охватывает топку со всех сторон (кроме фронта);
выдвижной зольный ящик;
монтажное гнездо для регулятора тяги;
возможность подключения к дымовой трубе любой конфигурации;
стальной теплообменник позволяет упрощенное подключение к отопительной обвязке (без подмеса);
конструкция адаптирована для работы на газу и электричестве.

Котлы «Каракан» от производителя ООО «Сибтеплоэнергомаш»

устаревшая конструкция, примитивная автоматика низкого качества;
заявленные производителем технические характеристики (мощность, отапливаемая площадь и КПД) по отзывам потребителей не соответствуют фактическим показателям.

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома):

Таблица 3. Твердотопливные пиролизные котлы Буржуй & К от ООО «НПО «ТЭС» (г. Кострома)

обеспечивает стабильное горение топлива любой сортности и степени влажности;
эффективная работа котла с одной закладки в течение 8 часов;
экономный расход топлива;
совместимость генератора с системами естественной или принудительной циркуляции;
экологичный агрегат, топливо проходит цикл полного сгорания, не образуя вредных выбросов в атмосферу;
конструкция топки обеспечивает выход на эффективный режим работы за 40 минут.

Твердотопливные пиролизные котлы «Буржуй & К»

сложный монтаж: подключение должны производить работники специализированных предприятий, имеющих лицензию на данный вид деятельности (в противном случае гарантия от завода-изготовителя на агрегат не распространяется);
ручная закладка топлива и чистка камеры сгорания;
большой вес.

Установка и эксплуатация твердотопливных котлов должны производиться в соответствии с правилами пожаробезопасности

Для обогрева загородной дачи. гаража или теплицы возможно изготовление твердотопливных котлов длительного горения своими руками. Видео с материалами на эту тему можно найти в интернете. Но помните, что главным условием использования отопительного оборудования, является пожаробезопасность. А гарантировать выполнение этого условия может только сертифицированный производитель при должных условиях эксплуатации и монтажа оборудования.

https://youtube.com/watch?v=3sfw2qpCMrY

https://youtube.com/watch?v=1z6OOs3WdH4

О недостатках

Учитывая, что в системе присутствует циркуляционный насос, требуется обязательное подключение к электрической сети. В районах с частыми отключениями электричества этот факт может создать серьезные проблемы. При желании от этой проблемы можно избавиться, предусмотрев источник бесперебойного питания.

Также не стоит забывать о возможном увеличении расходов на оплату счетов за электричество. Для этого стоит сделать соответствующие расчеты до покупки оборудования. Иногда за счет того, что монтируются трубы, имеющие меньший диаметр, снижается расход теплоносителя.

Это, в свою очередь, ведет к снижению мощности, потребляемой котлом. Как следствие, затраты на работу насоса могут быть полностью компенсированы за счет снижения расходов на эксплуатацию котла. Эксплуатация насоса сопровождается незначительным шумом

Если оборудование установлено в отдельном помещении, такой недостаток не заслуживает внимание. Однако для небольшого дома или однокомнатной квартиры это может стать серьезной проблемой

Если система отопления с принудительной циркуляцией монтируется для обогрева двухэтажного строения, можно не сомневаться: в таком доме всегда будет тепло, тихо и комфортно.

Как правильно выбрать схему подключения котла

Для того чтобы в доме было тепло, мало знать про то, какие есть схемы отопления с твердотопливным котлом. Мастера, которые не один год занимаются созданием систем отопления, дают следующие рекомендации:

Создавая чертеж схемы отопления на твердотопливном котле, предварительно стоит ознакомиться с видами и принципами работы таких теплогенераторов. Это может быть нагреватель постоянного или длительного горения, пиролизный или пеллетный агрегат, буфер. У каждого из таких устройств есть свои критерии работы, которые для некоторых могут стать минусами, а для других плюсами.

Чтобы получилась идеальная схема теплоснабжения, нужно суметь совместить функционирование котла с баком, так как этот элемент накапливает тепловую энергию. Это обосновано тем, что нагревающий воду элемент может менять свою температуру в диапазоне от 60 до 90 градусов. Постоянного показателя нет. Так как твердотопливные котлы являются инертными приборами, это выгодно их отличает от газовых, дизельных и электрических аналогов.
Выбирая схему отопления нужно объективно оценивать риск перебоя с электроэнергией. Если в районе часто возникает отключение света, то система с водяным насосом, не только не окупит себя, но и быстро может выйти из строя. Поэтому тут лучше выбирать тип отопления с естественной циркуляцией.
Выбирая обвязку, стоит заранее продумать предохранительные линии между котлом и баком. Их располагают в точках входных и выходных труб так, чтобы они были максимально близко к водонагревателю. Также для достижения максимального эффекта, нужно постараться, чтобы расстояние между котлом и расширительным баком было минимальным. Но тут уже нельзя монтировать предохранительные клапаны или краны.
Если же была выбрана схема с насосом, то его устанавливают на возвратной трубе, максимально близко к теплогенератору. Таким образом, если даже и отключат свет и насос перестанет работать, то вода будет продолжать двигаться по контуру, то есть минимальное тепло сохранится. Устройство нужно монтировать по обводному пути. Только тогда будет возможность отключить его от сети (при необходимости), а сам обвод перекрыть посредством кранов.

Есть такое понятие, как байпас. Это перемычки с кранами, которые размещают между линией подачи и обратной трубой. Такое обустройство способствует возврату «лишней» горячей воды, когда объем меняется посредством терморегулятора.
В дымоходной трубе необходимо устанавливать клапан из нержавеющей стали. Так как в дыме есть влага, пусть и в небольших количествах, но именно она может спровоцировать разрушение внутренней части.

Обвязка – процесс, которому стоит уделить особое внимание. Поэтому проектируют и монтируют ее только в том случае, если есть полная уверенность в своих силах. Николай Авраменко, 51 год, г

Энергодар

Николай Авраменко, 51 год, г. Энергодар

Ознакомившись со статьей, я бы хотел внести свое примечание. Тут затрагивалась тема эксплуатационных характеристик твердотопливных котлов. Указывалось о том, что у них есть такая особенность, как высокая инерционность. Я бы хотел сказать, что данное явление не свойственно пеллетным котлам. Это обусловлено тем, что в таких устройствах есть горелка, которая получает древесные гранулы порционно. Поэтому, когда прекращается подача сырья, то и пламя сразу угасает. Хотя такие котлы стоят не так уж и дешево.

Антон Абрамов, 29 лет, г. Омск

В свое время я интересовался работой твердотопливных котлов, так как предлагали должность, связанную с этой сферой. Я бы хотел пару своих слов оставить о термостате и его регулирующей особенности. Нужно понимать, когда устанавливается определенная температура, например, в 85 градусов, хоть и прикрывается заслонка, но горение и тление то продолжается. Из-за этого вода еще нагревается на пару градусов, а уже потом установится точно. Поэтому не стоит термостат крутить туда-сюда, иначе, это может привести к поломке всей системы.

Никита Карпенко, 37 лет, г. Архангельск

Когда мы построили дом за городом, мы планировали там жить круглый год. Пришло время, что дело дошло до отопления, и я остановился на системе закрытого типа с естественной циркуляцией. Во-первых, мне было достаточно легко ее создать своими руками, во-вторых, мы были уже немного ограничены в деньгах. Особых проблем у меня в монтаже не возникло, но когда пришли первые холода, я понял, что тепла на дом явно не хватает. Так в школе я неплохо дружил с физикой, то понял, что тепло «теряется» на участках, где трубы остались открытыми. Взяв рулон минеральной ваты, я обвернул все трубы, которые проходят на открытых участках. Буквально уже к концу первого дня, наша семья почувствовала значительное потепление в комнатах. Поэтому о таких моментах нужно помнить.

Защита твердотопливного котла от перегрева

В твердотопливном котле горящее топливо, да и сам котел обладают довольно большой массой. Поэтому процесс тепловыделения в котле имеет большую инерцию. Горение топлива и нагрев воды в котле на твердом топливе нельзя мгновенно остановить, прекратив подачу топлива, как это делается в газовом котле.

Твердотопливные котлы, больше чем другие, склонны к перегреву теплоносителя – вскипанию воды, если пропал отбор тепла, например, при внезапном прекращении циркуляции воды в системе отопления, или тепла в котле выделяется больше, чем расходуется.

Кипение воды в котле ведет к росту температуры и давления в системе отопления со всеми серьезными последствиями – разрушению оборудования системы отопления, травматизму людей, повреждению имущества.

Современные закрытые системы отопления с твердотопливным котлом особенно склонны к перегреву, так как содержат сравнительно маленький объем теплоносителя.

В системах отопления обычно используются полимерные трубы, коллекторные узлы управления и распределения, различные краны, клапаны и другая арматура. Большинство элементов системы отопления очень чувствительны к перегреву теплоносителя и скачкам давления, вызванных кипением воды в системе.

Твердотопливный котел в системе отопления должен иметь защиту от перегрева теплоносителя.

Для защиты твердотопливного котла от перегрева в закрытой системе отопления, не имеющей соединения с атмосферой, необходимо выполнить два действия:

Перекрыть подачу воздуха для горения в топку котла, чтобы как можно быстрее снизить интенсивность горения топлива.
Обеспечить охлаждение теплоносителя на выходе из котла и не допустить повышения температуры воды до кипения. Охлаждение должно происходить до тех пор, пока выделение тепла не снизится до уровня, при котором кипение воды станет невозможным.

Рассмотрим, как выполнить защиту котла от перегрева, на примере схемы отопления, которая приведена ниже.

Схема подключения твердотопливного котла к закрытой системе отопления

Схема закрытой системы отопления с твердотопливным котлом.

1 — группа безопасности котла (предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик, манометр); 2 — бак с запасом воды для охлаждения теплоносителя при перегреве котла; 3 — поплавковый запорный клапан; 4 — термоклапан; 5 — группа подключения расширительного мембранного бака; 6 — узел циркуляции теплоносителя и защиты котла от низкотемпературной коррозии (с насосом и трехходовым клапаном); 7 — теплообменник защиты от перегрева.

Защита котла от перегрева работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя выше 95 градусов, термостат на котле закрывает заслонку подачи воздуха в камеру сгорания котла.

Термоклапан поз.4 открывает подачу холодной воды из бака поз.2 в теплообменник поз.7. Холодная вода, протекающая через теплообменник охлаждает теплоноситель на выходе из котла, не допуская кипения.

Запас воды в баке поз.2 необходим на случай отсутствия воды в водопроводе, например, при отключении электроэнергии. Часто в системе водоснабжения дома устанавливают общий накопительный бак. Тогда воду для охлаждения котла берут из этого бака.

Теплообменник для защиты котла от перегрева и охлаждения теплоносителя, поз.7 и термоклапан, поз.4 производители котлов обычно встраивают в корпус котла. Это стало стандартным оснащением котлов, предназначенных для закрытых систем отопления.

В системах отопления с твердотопливным котлом (за исключением систем с буферным баком ) нельзя устанавливать на отопительных приборах (радиаторах) термостатические клапаны и другие автоматические приборы, сокращающие отбор тепла. Автоматика может уменьшать потребления тепла в период интенсивного горения топлива в котле, а это может вызвать срабатывание защиты от перегрева.

Еще один способ защиты твердотопливного котла от перегрева описан в статье:

Читайте: Буферный бак — защита твердотопливного котла от перегрева .

Продолжение на следующей странице 2: