После возникновения проблем с давлением в системе отопления возникает иная трудность — ухудшается эффективность обогрева помещений. Можно решить данную задачу раз и навсегда, однако такой срок не будет бесконечным. Время от времени давление в системе отопления изменится, и это изменение может быть значительным.
В этой статье мы поделимся полезной информацией о том, как контролировать физические характеристики теплоносителя. Вы узнаете, как поддерживать оптимальную скорость движения нагретой воды к отопительным приборам и как добиваться комфортного температурного режима в жилых помещениях.
В нашем материале представлены подробные причины снижения давления как в закрытых, так и в открытых системах отопления. Также описаны оптимальные методы балансировки, дополненные схемами, пошаговыми инструкциями, а также фото и видео-материалами для лучшего понимания.
Краткое содержание статьи
Типы давления в системах отопления
В зависимости от принципа работы теплоносителя в системе отопления, разное давление — статическое или динамическое — будет иметь решающее значение.
Статическое давление, также известное как гравитационное, возникает благодаря силе притяжения Земли. Чем выше поднимается вода по системе, тем сильнее ее вес оказывает давление на стенки трубопровода.
Когда теплоноситель поднимается на высоту 10 метров, статическое давление будет равно примерно 1 бар (или 0,981 атмосферы). Открытые системы отопления проектируются именно с расчетом на такое давление, и его максимальное значение может достигать около 1,52 бара (1,5 атмосферы).
Галерея изображений
В системах отопления с гравитационным движением вода перемещается благодаря разнице плотности между горячим и холодным теплоносителем. Если котел расположен ниже радиаторов, циркуляция будет усиливаться.
Системы отопления, работающие на принципе естественного теплопередачи, отличаются низким давлением. Избыток давления и теплоносителя в таких системах часто сбрасывается через открытую поверхность расширительного бака.
Давление в системе гравитационного типа должно быть достаточным для прохождения теплоносителя по трубопроводу, включая преодоление поворотов и вертикальных участков. Увеличение диаметра труб помогает уменьшить сопротивление в трубопроводе.
Чтобы решить проблемы с недостаточным давлением для транспортировки теплоносителя, устанавливают циркуляционные насосы.
С помощью насоса можно использовать трубы меньшего диаметра, так как гидравлическое сопротивление будет компенсироваться работой устройства.
Современные системы отопления с принудительной циркуляцией оснащаются закрытыми расширительными баками, которые предоставляют теплоносителю пространство для расширения при нагреве.
Расширительный бак в циркуляционной системе считается точкой, в которой давление, создаваемое насосом, переключается с нагнетающего на всасывающее.
В насосных системах с закрытыми баками обязательно устанавливаются предохранительные клапаны, которые сбрасывают лишнее давление в систему, обеспечивая тем самым безопасность.
Устройство отопления гравитационного типа
Открытый расширительный бачок
Прокладка труб большого диаметра
Использование циркуляционного насоса
Сокращение диаметров применяемых труб
Герметичный расширительный бачок
Расширительный бак как точка отсчета
Устройства для контроля и регулировки
Динамическое давление в системе отопления возникает искусственно, за счет электронасоса. Обычно закрытые системы отопления рассчитаны именно на такое давление, и их трубопроводы имеют меньший диаметр по сравнению с открытыми.
Нормальная величина динамического давления в закрытых системах составляет 2,4 бара или же 2,36 атмосферы.
Последствия нестабильности в контурах
Как недостаток, так и избыток давления в отопительных системах могут серьезно повредить системе. В первом случае некоторые радиаторы могут не обогревать комнаты должным образом, а во втором возможны повреждения элементов отопления.
Корректная обвязка позволит осуществить подключение котла к системе отопления так, чтобы обеспечить качественную работу всей системы.
Повышение динамического давления происходит в следующих случаях:
- Теплоноситель имеет слишком высокую температуру;
- Диаметр труб недостаточен;
- Накипь на котле и трубопроводе;
- Воздушные пробки в системе;
- Установлен слишком мощный насос;
- Происходит подпитка водой.
Избыточное давление в закрытой системе также может быть вызвано неправильной настройкой кранов (ошибки в балансировке) или поломкой отдельных клапанов-регуляторов.
Для контроля и наиболее оптимальной настройки рабочих параметров в закрытых системах отопления устанавливается группа безопасности:
Галерея изображений
Группа безопасности формирует нужное давление в системе отопления.
В ее состав входят манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан, которые предназначены для автоматической настройки и контроля давления.
Эти устройства размещают за котлом на подающей трубе в двухтрубных системах или на подающей части однотрубных систем.
Компоненты группы безопасности отвечают за выпуск воздуха, который может вызвать образование пробок, а также излишка теплоносителя, который увеличивается при кипении.
Группа безопасности должна быть установлена в системах с закрытыми расширительными бачками, которые не имеют возможности естественного сброса давления, как это предусмотрено в открытых системах.
В коллекторных системах с циркуляционными насосами группу безопасности дополняют дублирующими воздухоотводчиками на распределительных гребенках.
От установки группы безопасности можно отказаться, если котел оборудован аналогичными средствами в миниатюре, например, газовые настенные котлы или некоторые виды напольных и пеллетных котлов.
Несмотря на то, что компоненты группы безопасности могут быть расположены в различных частях системы, необходимо учитывать важный момент: предохранительный клапан должен находиться выше уровня котла.
Стандартный вариант группы безопасности
Состав группы для контроля давления
Место установки группы безопасности
Сброс излишков воздуха и воды
Группа безопасности в составе закрытых систем
Средства безопасности в лучевой разводке
Предпосылки для отказа от группы безопасности
Раздельная установка средств безопасности
Снижение давления в отопительном трубопроводе может происходить по множеству причин:
- Утечка теплоносителя;
- Неисправный насос;
- Срыв мембраны в расширительном бачке или трещины в обычном бачке;
- Проблемы с блоком безопасности;
- Утечка воды в подпитывающую систему.
Повышение динамического давления может произойти из-за загрязнения труб и радиаторов, что приводит к повышенной нагрузке на насос и снижению эффективности обогрева. Это может вызвать утечки соединений и даже разрыв труб.
Параметры давления будут ниже необходимых, если в систему установлен насос недостаточной мощности. То есть он не сможет прокачивать теплоноситель с требуемой скоростью, и в результате приборы будут получать остывшую рабочую среду.
Еще одной распространенной причиной падения давления является перекрытие трубопровода краном. Этот случай проявляется в потере давления в конкретном участке системы, расположенном после препятствия.
В то время как в отопительных системах имеются устройства, защищающие от избыточного давления (лишь по меньшей мере предохранительный клапан), ситуации с низким давлением встречаются гораздо чаще. Давайте проанализируем факторы, способствующие падению давления, и способы его повышения, чтобы улучшить циркуляцию воды в открытых и закрытых системах отопления.
Давление в открытой системе отопления
В отличие от закрытых систем отопления, правильно сконструированная открытая система не требует постоянной балансировки на протяжении многих лет эксплуатации — она обладает свойствами саморегуляции. Работу котла и статическое давление обеспечивают стабильную циркуляцию воды в системе.
Плотность горячей воды в подающем стояке ниже плотности остывшего теплоносителя. Это создает стремление горячей воды подниматься вверх, а охлажденному теплоносителю — опускаться вниз.
Давление, необходимое для нормального движения воды, достигается за счет напора в подающем стояке или с помощью повысительного насоса (+)
Давление, создаваемое высотой столба воды в подающем стояке, способствует циркуляции теплоносителя и компенсирует сопротивление, возникающее в трубопроводе. Это сопротивление обусловлено трением воды о стенки труб, а также локальными сопротивлениями (повороты, ответвления, котел, арматура).
Кстати, увеличение диаметра труб в открытых системах отопления происходит, чтобы уменьшить трение.
Чтобы понять, как повысить давление в открытой системе отопления, важно осознать принцип достижения циркуляционного напора в системе.
- Рц – циркуляционное давление;
- h – высота между центрами котла и нижним радиатором;
- ρг – плотность горячего теплоносителя;
- ρо – плотность остывшего теплоносителя.
Статическое давление будет увеличиваться, если расстояние между центральными осями котла и ближайшей батареей будет максимально большим. Это улучшит интенсивность движения теплоносителя.
Для достижения максимально возможного давления в системе отопления рекомендуется установить котел в подвал для того, чтобы он был ниже остальных элементов системы.
Близость радиатора к котлу в подающем контуре способствует более эффективному прогреву. С помощью регуляторов можно равномерно распределить тепло между радиаторами отопительной системы.
Второй фактор, влияющий на снижение давления в открытой системе отопления, связан с ее саморегуляцией. Изменение температуры теплоносителя приводит к изменению его расхода. В холодный зимний период, увеличивая нагрев воды в системе, владельцы резко снижают ее плотность.
Тем не менее, когда вода проходит через радиаторы, она отдает тепло окружающей атмосфере, что приводит к увеличению её плотности. Согласно приведенной выше формуле, значительная разница плотностей между горячей и охлажденной водой способствует увеличению циркуляционного напора.
Чем выше температура теплоносителя и чем холоднее в помещении, тем больше будет давление в системе. Однако, как только температура в комнатах поднимется и теплоотдача радиаторов уменьшится, давление в открытой системе упадет, и разница между температурой воды на подаче и обратке сократится.
Балансировка двухконтурной открытой системы отопления
Гравитационные отопительные системы могут включать один или несколько контуров. Длина каждого кольцевого трубопровода по горизонтали не должна превышать 30 метров.
Однако для достижения наилучшего давления и напора в открытой системе с естественным движением теплоносителя трубопроводы рекомендуется выполнять еще короче – менее 25 метров. Это облегчит воде прохождение через гидравлическое сопротивление. В многоконтурных системах, помимо длины труб, важно также учитывать, что количество секций в радиаторах всех колец должно быть примерно одинаковым.
Дефицит давления в открытой двухконтурной теплосистеме может возникать из-за проектных ошибок или загрязнений трубопровода.
Балансировка горизонтальных колец, входящих в вертикальные контуры, должна проводиться на этапе проектирования. Если гидравлическое сопротивление одного из колец окажется выше других, в нем недостаточно статического давления, что существенно уменьшает напор.
Чтобы поддерживать необходимое давление в двухконтурной отопительной системе, следует уменьшить диаметр труб, идущих к радиаторам. Также можно установить перед радиаторами вентили для терморегуляции, как ручные, так и автоматические.
Есть несколько способов балансировки двухконтурной открытой системы:
- Вручную. После запуска системы отопления необходимо измерить температуру в каждом отапливаемом помещении. Если температура выше нормы — следует прикрутить вентиль, а если ниже — раскрутить. Для достижения теплового баланса может потребоваться провести несколько измерений и регулировок;
- Используя термостатические вентили. Процесс балансировки будет происходить автоматически, остается только установить требуемую температуру для каждой комнаты с помощью регуляторов. Каждый такой вентиль будет самостоятельно управлять подачей теплоносителя в радиатор, увеличивая или уменьшая поток.
Крайне важно, чтобы общее гидравлическое сопротивление всей отопительной системы (всех колец) не превышало значение циркуляционного напора. В противном случае попытки улучшить прогрев теплоносителя и балансировку системы не приведут к улучшению циркуляции.
Циркуляционный насос для открытой системы отопления
Иногда балансировка отопительного контура в гравитационной системе не дает необходимого результата. Не все проблемы с низким давлением можно решить регулировкой; неправильно подобранный диаметр труб нельзя исправить без полной переделки системы.
В таких случаях для повышения давления и улучшения циркуляции воды в системе устанавливается циркуляционный насос или повысительный насос. Однако для установки потребуется либо переместить расширительный бачок, либо заменить его на мембранный экспанзомат.
При значительном снижении давления потребуется установка более мощного повысительного насоса, однако для открытых систем отопления повышающие насосы не подойдут, так как они создают слишком высокое динамическое давление.
Энергетические затраты циркуляционных насосов обычно не превышают 100 Вт, поэтому опасаться, что они могут вытолкнуть теплоноситель из контура, не следует.
Объем воды в отопительной системе остается постоянным, если контролировать наполнение открытого контура. Следовательно, сколько жидкости прокачает циркуляционный насос, столько же и поступит из обратного трубопровода.
Увеличив давление в тепловой системе до необходимого уровня, насос позволит продлить службу системы, сократить диаметр труб и улучшить балансировку контура даже при сильном гидравлическом сопротивлении.
Давление в закрытой отопительной системе
Установка нового котла, особенно двухконтурного, зачастую представляется продавцами наилучшим решением для домашнего обогрева. При правильной установке закрытая принудительная система может работать несколько лет, однако со временем давление в ней может неожиданно или постепенно уменьшиться. Как же выявить причину слабого динамического давления?
Закрытая отопительная система требует внимательного отношения. Падение или повышение давления одинаково опасны. Оказаться без отопления зимой — это наиболее страшный кошмар для каждого владельца.
Галерея изображений
При нагреве теплоноситель расширяется. Площадь для его расширения обеспечивается одной из камер расширительного бачка. Когда эта камера заполняется, избыточное количество теплоносителя уходит через предохранительный клапан.
Клапаны для предохранения крупных тепловых сетей снабжаются фланцами для соединения с трубопроводом, а для бытовых — резьбой.
Наиболее распространённые предохранительные клапаны для небольших частных сетей устанавливаются в комплекте с группой безопасности на общем коллекторе, предназначенном для трёх приборов.
Если конструкция системы требует установки воздухоотводчиков на стояки или радиаторы, в контур, выходящий из котла, монтируется клапан с манометром.
При превышении давления выше допустимого значения внутри устройства сжимается пружина с поршнем, которая открывает выход для сброса теплоносителя.
Настройка предохранительного клапана осуществляется таким образом, чтобы верхний предел не превышал максимально допустимого значения для самого слабого элемента системы, а нижний — основывался на минимальных значениях для нормальной работы.
Если имеется риск падения давления ниже допустимого уровня, устанавливается клапан подпитки, который восполнит запас теплоносителя в случае значительного отвода воздуха.
Внутри этого устройства находится мембрана. При снижении давления её натяжение уменьшается, что позволяет пружине раскрываться и открывать доступ воде из водоснабжения.
Устройство для понижения давления
Предохранительное устройство на фланце
Установка приборов на общий коллекто
Предохранительный клапан с манометром
Принцип действия предохранительного клапана
Правила настройки предохранительного клапана
Клапан подпитки с манометром для систем отопления
Специфика работы клапанов подпитки контуров отопления
Для начала проверяется как повысительный, так и циркуляционный насос, встроенные в тепловой контур. Как правило, этот элемент изнашивается быстрее, чем котел, экспанзомат или трубопровод, поэтому его состояние следует проверять в первую очередь. Важно убедиться, что к «молчащему» насосу поступает питание, и только после этого приступить к его замене при необходимости.
В общем, лучше устанавливать в отопительном контуре два насоса заранее — один в основной трубе, другой — в байпасе. Закрытая система отопления не функционирует при низком динамическом давлении, поэтому резервный насос, активированный вовремя, защитит дом от замерзания.
Если насос в порядке, причиной потери давления могут быть котел или система трубопровода. Проверяем котел последним, прежде всего исследуя отопительный контур.
Этапы поиска утечки теплоносителя
Самостоятельно обнаружить протечки в системе отопления можно, если трубы установлены открыто и есть доступ к кранам и всем соединениям. Также стоит снять декоративные облицовки радиаторов.
Необходимо пройти по всему тепловому контуру с фонариком, внимательно изучая каждое соединение и элемент системы (включая обвязку котла). Ищем лужи воды, влажные пятна на полу, следы высохшей воды и ржавые потеки на трубах, радиаторах и запорной арматуре.
Используйте маленькое зеркало с фонариком для осмотра задней стороны каждой секции отопительного радиатора. Если батареи состоят из нескольких частей, например, из чугуна или алюминия, проверьте соединения между ними. Коррозия и ржавчина могут быть признаком утечки, даже если пол под радиатором остаётся сухим.
Существуют случаи, когда давление в контуре постепенно понижается, и на каждом этапе не наблюдается видимых следов утечек на элементах системы отопления. Вероятно, утечки есть, но их сложно обнаружить.
Утекающая вода может испаряться на трубе, радиаторе или на покрытии пола, из-за чего не образуются заметные лужи. Необходимо выявить возможные места утечки теплоносителя и подложить под них мягкие листы бумаги — подойдут туалетная бумага или салфетки. Через несколько часов проверьте бумагу на влажность: если она мокрая, значит, утечка здесь.
Состояние группы безопасности котла включает не только функционирование манометра, предохранительного клапана и воздухоотводчика. Ни один компонент или разъём не должны иметь утечек.
В домах, где частично скрыты трубы отопительной системы, самостоятельно выявить утечки практически невозможно. В этом случае лучше вызвать специалистов по теплоэнергетике, которые проведут поиск утечек в тепловом контуре с использованием специального оборудования.
Поиск утечек в системе отопления осуществляется по установленной схеме. Сначала необходимо слить теплоноситель из контура.
После этого компрессор подключается к отопительному трубопроводу или его отдельным участкам, которые оборудованы кранами. В качестве альтернативы можно использовать автомобильный насос для соединения с трубопроводом.
Через несколько минут после начала нагнетания воздуха в тепловой контур появится звук, указывающий на места утечек. Каждый участок системы, где по звуку выявлена протечка и который зафиксирован в стене или полу, следует вскрыть, удалив цементную стяжку.
После этого утечка устраняется путем замены трубного сегмента, подтяжки соединения с использованием пакли или фум-ленты, а также демонтажа и установки новой запорной арматуры.
Изменения давления в котле отопления
Важно отметить, что только инженер-теплотехник из сервисного центра может точно диагностировать неисправность котлового оборудования. То есть, владельцу дома не удастся самостоятельно найти и, тем более, устранить значительную поломку, которая привела к снижению давления в котле.
Рассмотрим возможные причины медленного изменения давления на манометре котла при его правильной работе.
Трещины в теплообменнике. Со временем эксплуатации, стенки теплообменника могут образовывать микротрещины. Это может быть связано с износом оборудования, утратой прочности во время промывок или прессовок (гидроудар) или же заводским дефектом. Теплоноситель начинает протекать, и котлу приходится периодически подливать воду каждые 3-5 дней.
На глаз утечку трудно обнаружить, так как вода течет медленно; при включенной горелке влага, скопившаяся в котле, испаряется. Обычно требуется замена теплообменника, а в редких случаях возможно его пропаять.
Трехходовой кран подходит для отопительных систем с несколькими контурами. Однако его эффективность во многом зависит от того, насколько часто он очищается от грязи.
Давление может повышаться из-за открытого подпиточного крана. При низком динамическом давлении в котле и более высоком давлении в водопроводной системе, через этот кран в отопление подается «избыточная» вода. Давление в тепловом контуре возрастает до уровня, при котором необходимо сбросить избыточное давление через предохранительный клапан котла.
Если же напор в водопроводе понизится, теплоноситель отопительного контура перекроет его подачу в котел, что приводит к падению давления в системе. Аналогичная ситуация возникает при поломке подпиточного крана, который нужно либо закрыть, либо заменить.
Рост давления может быть следствием неисправности трехходового клапана. Если такой клапан на двухконтурном котле работает неправильно, то вода из «горячей» части может попадать в отопительную систему. Требуется чистка или замена трехходового клапана.
Манометр котла может оставаться без изменений. Если при колебаниях рабочих режимов котла манометр показывает одно и то же давление, значит, он «заедает». Это происходит, когда грязь попадает в патрубок манометра. Следует заменить манометр.
Низкое давление по причине проблем с расширительным баком
С двухконтурными котлами в закрытых системах отопления иногда возникает такая ситуация: после включения в отопительном режиме давление на манометре резко увеличивается. Если контур полностью заполнен водой, давление может подняться до 3 бар, что активирует сбросной клапан, и часть воды уходит.
После отключения горелки домовладелец ждет, пока вода остынет. Давление тем временем падает до минимального уровня. Затем он пытается снова запустить котел, но устройство выдает сигнал «авария». В некоторых случаях котел удается заставить работать, если давление не упадет слишком сильно.
Расположение расширительного бачка рядом с котлом обусловлено его значением для системы отопления. Необходимо внимательно следить за состоянием и функционированием расширительного бака.
Существует возможность попытаться поднять давление, добавив в систему воду при выключенной горелке в «холодном» режиме, чтобы манометр показал значение в пределах 1,2-1,5 бар. Однако при перезапуске котла наблюдается тот же результат: давление снова растет, срабатывает сбросной клапан, вода уходит, и давление падает до минимума, а котел не запускается.
Причинами таких неисправностей может быть несколько, но частой истиной является расширительный бачок, независимо от его расположения – внутри котла или снаружи.
Экспанзомат разделен гибкой мембраной на две части: одна заполнена теплоносителем, другая – газом (обычно азотом) под давлением 1,5 бара. При нагреве вода расширяется и давит на газ, сжимая его, чтобы компенсировать повышенное давление в системе.
С течением времени ниппель, через который газ закачивается в расширительный бак, может начать протекать. Часто газ также сливается владельцами домов, которые не понимают функции ниппеля.
В любом случае газа в экспанзомате становится все меньше, и вскоре бак уже не способен компенсировать давление от расширяющегося теплоносителя, достигающего своего максимума.
Неисправность расширительного бака вызывает резкое изменение динамического давления в закрытой системе отопления.
Теперь рассмотрим, как можно пробить проблему недостатка газа в экспанзомате. Сначала нужно отключить котел, а если он электрический, то и от электросети тоже.
Если расширительный бачок встроен в котел, для начала перекрываем подачу воды на оба его контура (или только в один из них). Затем следует полностью слить воду из котла. Если экспанзомат расположен отдельно от котла, необходимо отсоединить его от общей системы и слить воду из него.
Затем берем автомобильный насос с манометром (он нужен обязательно), соединяем его с ниппелем на экспанзомате и начинаем накачку. Из перекрытого участка трубопровода (или самого котла) начнет вытекать вода – продолжаем накачку.
Следим за показаниями манометра насоса. Как только вода перестанет вытекать, а давление достигнет 1,2-1,5 бар, можно прекратить накачку воздуха.
Теперь открываем запорные краны, подаем в контур воду до 1,2-1,5 бар и затем запускаем котел. Система начнет нормально функционировать. Если же проблема с давлением снова возникнет, стоит заменить ниппель экспанзомата, так как он может сильно течь.
Необходимо отметить, что с бачком может быть и другая, более сложная проблема – разрыв мембраны. В этом случае накачка воздухом не решит проблему, и придется менять расширительный бачок.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик #1. Как правильно реализовать балансировку радиаторов в домашней системе отопления. Напоминаем, что для корректной балансировки системы необходимо наличие вентилей на каждом радиаторе.
Ролик #2. Советы теплотехника по восстановлению рабочего давления в закрытых отопительных контурах. В видео также описывается процесс накачки экспанзомата, потерявшего первоначальное давление газа:
Хорошо сбалансированная система отопления будет служить много лет. Однако с течением времени могут измениться характеристики теплоносителя или выйти из строя ключевые элементы системы. Поэтому важно постоянно контролировать показания манометров, чтобы своевременно реагировать на изменения давления.
Не стесняйтесь оставлять комментарии, если у вас возникли вопросы относительно данной темы. Мы хотели бы услышать ваши истории о личном опыте в нормализации давления в системах отопления. Мы и другие читатели готовы обсудить любые спорные моменты в разделе под статьей.
