Давление в системе отопления частного дома. Расчет давления в трубах и в расширительном баке

Давление в системе отопления частного дома. Расчет давления в трубах и в расширительном баке

Не все владельцы частного отопления задумываются о том, каким должно быть давление в системе отопления. Часто руководствуются граничными показаниями котлов. Нельзя чтобы давление в отопительной системе превышало допустимое давление котла. Эту характеристику смотрят в паспорте котла и  накачивают теплоноситель до тех пор, пока показания не будет на 0,5-1 бар ниже.

Еще один вариант — ориентироваться на «средние» показатели. Так для небольших систем (для квартир и одноэтажных частных домов) выставляют примерно 1,5 Бар на холодной системе и затем, на протяжении эксплуатации, поддерживают это состояние.

Но правильнее рассчитать каким должно быть давление в системе отопления именно вашего частного дома. По рекомендациям производителей отопительного оборудования, оно высчитывается так:

1. высоту системы в метрах умножаем на 0,1;
2. добавляем к этому значению 0,2 — 0,5 Бар (лучше добавить 0,5 Бар — лучше работает);
3. полученное значение — давление на «холодной» системе;

Например, высота системы — 6 метров (3 этажа). 6*0,1 = 0,6 Бар. Добавляем 0,5 Бар, получаем 1,1 Бар. Эти показатели должны быть на холодном теплоносителе (после закачки, без включения котла).

Давление в системе отопления частного дома создается и стабилизируется при помощи мембранного расширительного бака, контролируется манометром

Еще надо проверить давление в расширительном баке. С завода они поставляются накачанные до 1,5 Атм. Желательно его проверить (автомобильным манометром) и «подстроить» под свою систему.

По правилам эксплуатации давление в расширительном баке отопления должно быть на 0,2 Бар ниже, чем в системе. В этом случае он будет компенсировать расширение теплоносителя и стрелка манометра не будет «скакать». Если говорить о примере, приведенном выше, то расширительный бак должен быть накачан до 0,9 Бар (1,1-0,2 = 0,9 Бар). А если поставить бак с заводскими «настройками», то он работать будет только в том случае, если давление поднимется выше 1,5 Бар. В принципе, это некритично, так как обычно отопительные приборы и арматура легко выдерживают такие показатели. Но, с «правильной» подстройкой, скачков не должно быть совсем. А это более длительная и беспроблемная эксплуатация труб, котла, радиаторов и других элементов.

Какое давление должно быть в системе отопления одноэтажного дома. Закрытый и открытый типы отопительного контура

Перед проведением любых расчетов нужно разобраться, какая из систем установлена, в чем главные отличия. Итак, основное — это наличие бака расширения (помогает собрать избыточную жидкость) в открытой теплосети и герметичность системы в закрытой.

Мембрана внутри сосуда в последнем типе теплосистем разделяет его на 2 отсека. Один заполнен воздухом, а другой подсоединен к общей магистрали. Такая конструкция позволяет убирать лишнюю жидкость при увеличении её объема во время нагревания. А при остывании воды и её уменьшению в объёме она поможет восполнить недостачу.

• Расширительный бак устанавливается наверху отопительного контура, например на чердаке или другом специальном помещении на высоте, соединяется со стояком отопительной системы, а с другой стороны — сливом, защищающим в случае переполнения.
• Для создания в сети открытого типа давления в 1 Bar требуется установка бака на высоту 10 м. от минимальной. Для среднестатистической мощности в 3 Bar (как правило, стандартные котлы) понадобится высота более 30 м.
• Именно это причина более частого выбора систем отопления открытого типа для малоэтажных построек. Рабочее значение давления в них в редких случаях бывает выше обычного гидростатического даже при нагреве, а значит устанавливать дополнительные предохранители, кроме оборудованного слива, не требуется.

Запомните, нормальная работа системы открытого типа обеспечивается установленным котлом на самом низком уровне отопительного контура и бака на самом верхнем.

На давлении в закрытой системе намного больше отражаются изменения температуры воды и обязательно предстоит устанавливать предохранительные клапаны. Обычно для двухэтажной постройки ставят на отметку 2,5 атм.. В небольшом доме сохраняется предел 1,5-2 атм.

Давление в системе отопления с электрокотлом. Как устроены СО в частных домах

Отопительные системы можно разделить на две большие группы:

• Открытые – те, которые сообщаются с атмосферой.
• Закрытые (герметичные) – работают с избыточным давлением.

Автономный контур отличается высокой эффективностью Источник makipa.ru

В частном секторе, как правило, обустроена автономная СО. Давление в ней зависит от ее параметров и от количества этажей, а само определяет скорость теплоносителя, потери тепла и время, в течение которого проходит цикл теплообмена. Если говорить о контуре с газовым котлом в одноэтажном доме, то давление в котле отопления в норме не превышает 1,5-2 бар.

Устойчивым спросом пользуются электрические котлы для частных систем отопления. Они привлекают своей экологичностью, высоким КПД и невысоким ценником (если сравнивать с газовыми аналогами). Давление в системе с электрокотлом в среднем составляет 1,5-2 бар, и не превышает 3 бар (0,3 МПа).

В большинстве случаев в частном жилье организовывают автономное отопление, позволяющее самостоятельно регулировать его параметры и свои расходы. Но в северных регионах отопление зачастую бывает централизованным, если есть возможность сделать отвод от теплотрассы или от котельной.

Рабочее давление имеет определенные рамки Источник saucyintruder.org

В таком случае на входе в дом устанавливают водоструйный элеватор, устройство, предназначенное для понижения температуры и давления сетевого теплоносителя. Температура понижается благодаря смешиванию с водой из СО дома, и таким образом организуется циркуляция в контуре.

Между прямым и обратным трубопроводом поддерживается перепад давления, необходимый для нормального функционирования домашнего контура. Поэтому нагрузка на трубы внутри дома такая же, как в домах с автономным газовым отоплением, не более 2–2,5 атмосферы (0,2–0,25 МПа).

Закрытая СО и ее номинальное рабочее давление

Под закрытой понимается герметичная система, в которой отсутствует испарение теплоносителя, а его циркуляция осуществляется принудительно, с помощью насоса. Кроме котла, труб и радиаторов контур включает циркуляционный насос, арматуру и расширительный бак.

Изменения параметров работы закрытого отопительного контура регулируется при помощи расширительного бака (гидроаккумулятора) и подкачки (сброса) воды, которая осуществляется через перемычку с системой холодного водоснабжения.

Схема закрытого контура с нижней разводкой Источник vodakanazer.ru

Расширительный бак представляет собой стальную емкость с упругой резиновой мембраной. Она разделяет камеру с теплоносителем и камеру с воздухом, находящимся под избыточным давлением, которое можно замерить с помощью манометра.

Давление герметичного контура задается изначально, во время заполнения водой, а его регулировка выполняется с помощью мембранного бачка. Понятно, что оно будет минимальным в холодном состоянии и максимальным – при нагреве воды до определенной (рабочей) температуры. Из этого следует, что номинальное рабочее давление всегда высчитывают для определенного значения температуры.

Такое строение помогает компенсировать избыток объема воды, образующийся при нагреве. Когда излишек перетекает в мембранный бак, воздух легко сжимается, нагрузка на систему возрастает медленно, и аварийный предохранительный клапан не срабатывает.

Расширительный бак закрытого типа Источник kotle.ru

Благодаря конструкции гидроаккумулятора в закрытом контуре сглаживаются колебания давления, в том числе и резкие, вызванные остановкой циркуляции (гидроудары.). Вопрос, каким должно быть давление в системе отопления частного дома закрытого типа с газовым котлом, подразумевает его значение в расширительном бачке. Ответ проще всего найти в техпаспорте устройства; если он утерян, используют следующие нормативные значения:

• Если котел отключен, оно совпадает с заводским (давлением зарядки) бачка; по стандарту это 1,5 атм.
• Если нет заводских данных по гидроаккумулятору, его оптимальное давление принимают как то, что ниже рабочего на 0,2-0,3 атм.
• В маленьких одноэтажных домах используют расширительный резервуар, рассчитанный на 0,8-1 атм. Если значение опускается ниже, произойдет отключение аппаратуры.
• Для невысокого жилья параметр увеличивается до 1,5-1,8 атм.
• Двухконтурные котлы рассчитаны на 1,2-1,6 атм.

Падает давление в системе отопления частного дома утечек нет. Образование воздушной пробки

Возникновение воздушной пробки может привести к следующим отклонениям в ее отлаженной работе:

• падение напора в закрытой системе отопления и, следовательно, уменьшение скорости движения теплоносителя;
• возникновение шумов и вибрации при продвижении теплоносителя по цепи, приводящих к ослабеванию трубных соединений и сварных швов;
• уменьшение срока службы металлических частей системы, ввиду возникновения коррозии.

Воздушная масса может попасть в систему в совокупности с теплоносителем (водой) или же под воздействием других аномальных факторов:

• продолжительный простой домового отопления;
• уклон устанавливаемых труб, выполнен неверно;
• пониженное давление в отопительной цепи;
• непрофессионально проведенная герметизация различных соединений;
• ремонтные работы в отопительных устройствах и др.

Для устранения воздушных пробок, при проектировании современных отопительных конструкций в индивидуальном строительстве, как правило, предусматривают монтаж нескольких воздухоотделителей (кран Маевского). Расположены они в определенных местах вдоль всей цепи (на радиаторах, на запорах котлов, на стояках) и, при открытии одного из них, происходит стравливание воздушного пузыря на определенном участке.

Устранение воздушного кармана производится в следующем порядке: выявление участка с воздушным карманом, отвинчивание в этой зоне крана Маевского, стравливание воздуха вместе с некоторым количеством воды (в заранее подготовленный таз).

Какое должно быть давление в системе отопления частного дома. Справочная информация

Давление в системе отопления в частном доме, которое развивается благодаря циркуляционному насосу, зачастую называется динамическим. Также следует помнить, что его уровень не может быть безграничным и должен соответствовать нескольким основным требованиям:

• Значение давления не может превышать максимальный уровень, указанный в инструкциях по эксплуатации отопительного оборудования и других дополнительных элементов.
• Мощность развиваемого давления необходимо устанавливать таким образом, чтобы она была способна противостоять гидравлическому сопротивлению, которое полностью зависит от их размеров, длинны, конфигурации, радиуса, значения скорости продвижения воды.

Со стороны пользователя расчет с учетом всех вышеперечисленных факторов может показаться сложным, однако применять их не требуется. Достаточно только правильно отрегулировать мощность насосной установки таким образом, чтобы разбег температурного режима на входе и выходе не имел большой разницы, зачастую стандартным показателем считают 20°С.

Показатели расширения воды в результате нагрева

Легкий способ расчета, решающего задачу, какое давление в системе отопления частного дома, с установленным циркулярным насосом, заключается в сложении стандартного вида давления и статистического типа. Результат должен равняться не менее 1,5 атм, не более 2,5. Однако следует учитывать, что при увеличении длины трубопровода, насосное динамическое давление уменьшается за счет гидравлического сопротивления в контуре. В данной ситуации, расширительный резервуар открытого типа требует увеличения высоты монтажа оборудования более чем на 10 м/1 атм от нижней части трубопровода, иначе произойдет процесс выплескивания теплоносителя. Именно поэтому в подобных случаях применяют мембранное приспособление со встроенной воздушной подушкой – отопление закрытого типа.

Рабочее давление в системе отопления многоквартирного дома. Многоквартирного дома

В больших домах контур отопления значительно больше чем в частных. Поэтому для циркуляции теплоносителя требуются большие усилия. Рабочее давление в многоквартирном доме складывается из двух величин — статической и динамической. Первая зависит от этажности здания, вторая от силы с которой жидкость действует на трубы и радиаторы. В целом две величины дают показатель, при котором отопление будет работать эффективно и безаварийно. Это и есть рабочее давление.

До какой бы температуры не нагревался теплоноситель, всегда надо создавать достаточное давление, чтобы доставить его в радиатор. В то же время избыточное может навредить контуру отопления и чрезмерно нагрузить насос. Здесь нужно выбрать золотую середину, что бы приложив минимальные усилия обеспечить быструю циркуляцию.

На подачу теплоносителя могут влиять отдаленность от котельной и рельеф местности. Но определяющим показателем для расчета необходимой нормы является высотность здания, и задача теплотехников состоит в том, чтобы обеспечить оптимальную величину в каждом конкретном доме. Стандартные величины для среднестатистических домов составляют:

• до пяти этажей 0,2 — 0,4 МПа;
• 9 — 10 этажных 0,5 — 0,7 МПа;
• свыше 10 — 1 МПа.

Независимо от протяженности труб, высотности и площади здания максимальное рабочее давление не может быть выше предельно допустимого отдельных элементов системы отопления.

Почему давление падает

Давление в системе отопления может падать по многим причинам, главными из которых являются:

• адаптационный период недавно смонтированной конструкции;
• завоздушенность;
• утечка теплоносителя.

Иногда возникают ситуации, когда в системе отопления давление падает на небольшой промежуток времени. Виной могут быть регуляторы. При определенных условиях регулятор может перепускать часть поступающего теплоносителя из подачи в обрат. Если в это время радиаторы греются нормально, то на небольшие перепады можно не обращать внимания.

Как поднять давление в системе отопления частного дома. Какое должно быть рабочее давление

На практике давление выбирают как можно больше, чтобы снизить динамические нагрузки и сопротивления труб и радиаторов, но не выше предела, который может выдержать самый слабый элемент в системе.

Нормированных значений для автономной системы отопления не существует, и выбор оптимального уровня определяется индивидуально.

Схема открытой системы отопления

Для открытой системы отопления расширительный бак, устанавливаемый в верхней точке контура, своей позицией и уровнем воды в нем задает рабочее давление всего контура.

Его объем подбирается не меньше 10% от всего объема контура отопления, а располагают бак на высоте примерно 3-5 метров над трубой верхней разводки.

На практике установлено, что с повышением давления в трубах до 2,4 бар, динамическое сопротивление для естественной циркуляции снижается. Более высокие значения наоборот ухудшают ситуацию.

Для закрытых систем отопления давление в контуре является важнейшим параметром после температуры теплоносителя. Задается оно установками расширительного бака мембранного типа.

Нормальным диапазоном значений для систем отопления частного дома считается от 1,5 до 2,5 бар, причем ориентируются по верхнему допустимому пределу рабочего давления для самого слабого звена. Предохранительный клапан отсекает верхнюю границу, чтобы избежать разрыва труб или радиаторов.

Перепад давления в начале контура, если идти от горячего выхода котла, и в конце на холодном вводе должен составлять примерно 0,3-0,5 бара, что соответствует нормальному напору, поддерживающему циркуляцию теплоносителя.

Так как давления в трубах не должно опуститься ниже одной атмосферы, что привело бы к активному выделению растворенного газа в жидкости.

В зависимости от расположения расширительного бака в воздушной камере следует задать давление с учетом перепада под действием напора, заданного циркуляционным насосом.

Схема закрытой системы отопления: 1. Котел; 2. Клапан; 3. Терморегулятор; 4. Радиатор; 5. Балансировочный клапан; 6. Расширительный бак; 7. Шаровый кран; 8. Фильтр; 9. Насос; 10. Манометр; 11. Пердохранительный клапан.

Если все компоненты в контуре уже подобраны и согласованы, то нормальное давление настраивается при первом запуске как среднее значение с охватом характеристик всего оборудования: котла, циркуляционного насоса, расширительного бака, радиаторов и труб разводки.

Сложив вместе все допустимые диапазоны, достаточно выбрать узкую полосу в пересечении и определить его середину как номинальное значение. Одновременно сравнивая максимально допустимые значения, определяется настройка предохранительного клапана.

Какое давление в открытой системе отопления. Основные трубы, применяемые в отоплении

Показатели внутреннего давления для различных видов труб систем отопления рассчитываются индивидуально. При естественной циркуляции напор в системе будет немного выше статического.

Для одноэтажного дома с системой принудительной циркуляции, давление внутри системы может устанавливаться в значениях до 2,5 БАР. Чем выше этаж, тем сильнее необходим напор (это нужно для подъема и стабильной циркуляции теплоносителя).

Для девятиэтажных домов давление может составлять 7 БАР, в пятиэтажных домах – около 4 БАР, в высотках – 10 БАР. В соответствии с этими показателями осуществляется выбор материала для труб, а также оборудования для отопления (с обеспечением определенных параметров давления).

Трубы ППР

Несколько лет назад для монтажа систем отопления широко использовался стандартные полипропиленовые трубы. Но с течением времени в его эксплуатации выявились определенные недостатки: деформация от высоких температур и давления.

Поэтому сейчас предпочтение отдается полипропиленовым трубам армированного типа (что сообщает материалу дополнительную надежность)

Наиболее востребованы два следующих вида:

1. ППР-трубы, армированные алюминием.
2. ППР-трубы, армированные стекловолокном.

Прослойка из металла в трубе с армированием фиксирует полимер, предотвращая его избыточное расширение. Слой алюминия может находиться как внутри трубы, так и на её поверхности.

Но наиболее надежными считаются трубы, армированные стекловолокном. Стекловолокно является композитом полипропилена, поэтому отслаивание разнородных элементов (как в случае сочетания полимера с алюминием) практически невозможно.

Основные плюсы полипропиленовых труб для монтажа систем отопления — это их высокая прочность и сохранение всех функций под агрессивными воздействиями окружающей среды.

Труба ППР монтируется абсолютно со всеми системами отопления. Давление, разрешенное для полипропиленовых труб в отоплении, взаимосвязано с температурой теплоносителя. Чем выше его температура, тем ниже должно быть давление. Труба из полипропилена, при нагреве до 70 градусов Цельсия выдерживает давление до 6,08 БАР.

Железные трубы для систем отопления

Железные трубы для монтажа системы отопления – классический вариант, сохраняющий определенную степень востребованности, вследствие высоких показателей надежности в отношении высоких температур (выдерживают температуру до 100 градусов Цельсия) и перепадов давления в системе (гидроударов). Участки трубопровода системы отопления, где требуется высокая прочность вследствие высокого давления в трубе, в обязательном порядке выполняются из металлических труб. Стальная труба, в зависимости от диаметра сечения и толщины стенок, особенностей монтажа (сварная или цельнолитая) может выдерживать давление от 20 до 50,66 БАР.

Трубы из сшитого полиэтилена

Сшитый полиэтилен – современный материал, изготовленный с применением высоких технологий. Структура материала обрабатывается особым способом, что сообщает ей высокие показатели температурной и механической устойчивости. Достоинства – малый вес, достаточная плотность, устойчивость к деформации, долговечность (срок эксплуатации – до 50 лет). Труба из сшитого полиэтилена с легкостью выдерживает давление до 25 БАР.

Металлопластиковые трубы

Основной компонент – полиэтилен высокой прочности, с внутренней прослойкой из металла (алюминия) различной толщины. Металл изолирован с обеих сторон, и по этой причине не подвержен большинству негативных воздействий. К плюсам можно отнести высокую теплопроводность, пропускную способность, возможность сохранять заданную форму после сгиба, что актуально в случае сложности конструкции (нет необходимости в установке дополнительных фитингов). Давление металлопластиковая труба в трубах отопления может держать в диапазоне до 10,13 БАР, при температуре теплоносящей среды в 95 градусов.

Минимальное давление в системе отопления. Для чего необходимо избыточное давление

Представим себе систему отопления с открытым расширительным баком . В верхней её части теплоноситель находится под давлением около 100 кПа или 10,2 м водного столба. В отличие от верхней границы наполнения, находящейся под нормальным атмосферным давлением, в нижней части теплоноситель сдавлен ещё сильнее, разница как раз равна перепаду высоты и выражается в метрах водяного столба. Свои коррективы могут вносить как изменения атмосферного давления и высота над уровнем моря, так и плотность теплоносителя. Однако на практике столь малыми погрешностями пренебрегают.

В нормальном режиме работы такой системы происходит нагрев значительного объёма воды внутри теплообменника котла. Нагрев сопровождается расширением, из-за чего порция воды с более высокой температурой оказывает дополнительное давление на соседний объём теплоносителя. При этом жидкость с меньшей плотностью устремляется вверх: сила давления нагретого теплоносителя суммируется с давлением атмосферы и внутренним давлением системы, что позволяет проталкивать теплоноситель по замкнутому контуру. Чем выше скорость движения теплоносителя, тем сильнее выражен конвекционный эффект и наоборот.

Что же происходит в так называемых закрытых системах отопления? В них теплоноситель изолирован от атмосферы, вследствие чего на верхней границе наполнения давление практически нулевое, а в самой нижней точке — равное фактической высоте столба жидкости. Повышение давления вследствие расширения воды не всегда позволяет преодолеть гидродинамическое сопротивление системы, ведь при расширении вода продавливается в обоих направлениях, её расширение вниз не компенсируется дополнительным давлением.

Для любого теплоносителя свойственно увеличение объёма в ходе нагрева. В закрытой системе отопления это однозначно приводит к повышению давления

Запустить такую систему удаётся только при условии быстрого нагрева большого количества теплоносителя, что невозможно в современных системах отопления, характеризующихся малым водоизмещением и условным проходом труб. Таким образом избыточное давление в системе служит своего рода заменой атмосферному, существенно облегчая естественную конвекцию и работу устройств принудительной циркуляции.

Конечно, давление в системе отопления не обязательно должно быть эквивалентным в разных её точках. В теплообменнике и на возвратном патрубке котла регистрируются наиболее высокие показатели, чуть меньшее давление можно зафиксировать на входе циркуляционного насоса и самое маленькое — на наиболее удалённом и высоком участке подающей магистрали. Одна из главных задач инженера-теплотехника заключается в обеспечении избыточного давления внутри системы отопления и слежении, чтобы в различных её узлах соблюдался перепад, вписывающийся в установленные нормы.