Sistem de încălzire cu apă cu circulație forțată: scheme, variante de implementare, subtilități tehnice

Multe soluții moderne de încălzire cu apă a caselor necesită utilizarea unui grup de pompare. Proiectarea și montarea sistemului de încălzire cu circulație forțată trebuie efectuate ținând cont de aspectele tehnice care apar din cauza mișcării rapide a agentului termic.

Presiunea ridicată în circuitul de încălzire permite realizarea mai multor scheme de distribuție. Recunoașteți, acesta este un avantaj important al sistemului de încălzire cu circulație forțată. Cu toate acestea, amenajarea unei astfel de scheme necesită o proiectare competentă.

Vă vom spune după ce caracteristici sunt selectate nodurile principale de lucru ale sistemului și, de asemenea, vom descrie în detaliu variantele posibile de distribuție a conductei principale și modalitățile de organizare a circuitului de încălzire.

Caracteristici tehnice ale nodurilor principale ale sistemului

Schema cu circulație forțată se deosebește de cea naturală prin adăugarea unuia sau mai multor pompe de circulație. Din cauza creșterii presiunii și vitezei de mișcare a agentului termic, regulile de formare a nodurilor și de amplasare a elementelor circuitului se schimbă.

Acest fapt trebuie luat în considerare pentru a asigura o încălzire de calitate cu circulație forțată.

Cerințe generale pentru grupul de pompare

Pompele de circulație se aleg în funcție de cerințele privind volumul de apă pompată (metri cubi pe oră) și înălțimea de pompare (metri). Calculul ambilor parametri depinde de volumul încălzit al locuinței și de metoda de încălzire, precum și de lungimea circuitului de apă și diametrul conductelor sale.

Pompa trebuie aleasă astfel încât parametrii săi să nu fie “la limită” față de cerințele sistemului. Aceasta va permite adăugarea de elemente la circuit, în caz de necesitate, fără a înlocui pompa.

În principal, pompele sunt proiectate pentru o tensiune de 220 Volți, dar există și cu suport de 12 Volți. La fluctuațiile de tensiune, este necesar să se instaleze un stabilizator pentru a preveni defectarea dispozitivului.

În cazul întreruperilor frecvente de curent electric, trebuie să vă asigurați de existența unei surse de alimentare neîntreruptibilă. Nu este necesar să luați un UPS puternic – pentru încălzirea locuințelor private se folosesc rar dispozitive cu un consum mai mare de 150 Wați pe oră.

În mod convențional, pompele de circulație pot fi împărțite în două tipuri după poziția motorului. Dispozitivele cu rotor uscat au un randament mai ridicat, dar au un nivel de zgomot mai mare și o durată de viață mai mică decât cele cu rotor umed.

Dacă distribuția sistemului oferă posibilitatea mișcării naturale a agentului termic prin circuit, atunci pompa trebuie montată printr-un “by-pass”. În acest caz, la defectarea acesteia sau la întreruperea curentului electric, este posibilă comutarea încălzirii pe modul de circulație gravitațională.

Printr-o pompă nefuncțională, apa se poate deplasa, însă aceasta va crea o rezistență puternică la mișcarea sa.

Alegerea modelului de pompă pentru un anumit sistem de încălzire se realizează prin determinarea punctului de funcționare și conformitatea acestuia cu valorile necesare ale debitului de agent termic (+)

Problema opririi pompei este deosebit de actuală în cazul utilizării încălzirii cu sobă sau șemineu. În acest caz, soba continuă să încălzească schimbătorul de căldură, putând duce la fierberea apei în acesta și la defectarea îndelungată a întregului sistem.

Este mai bine să efectuați montarea pompei pe conducta de retur, deoarece temperatura mai scăzută a apei va permite prelungirea duratei sale de viață. Dacă nu este posibilă instalarea pompei în alt loc decât pe conducta care iese din cazan, atunci trebuie utilizată o pompă cu garnituri ceramice.

Deși suportă temperaturi de până la 110°C, la fierberea sistemului pot apărea probleme de funcționare.

Montând pompa în circuit prin bypass, se pot obține nu doar condiții normale de funcționare conform principiului circulației naturale, ci și posibilitatea de a demonta pompa fără a scurge apa.

Informații utile privind alegerea pompelor de circulație pentru sistemul de încălzire sunt prezentate în articolele:

1. Selectarea pompei de circulație: construcție, tipuri și reguli de alegere a pompei pentru încălzire
2. Pompă de circulație pentru încălzire: top zece modele și sfaturi pentru cumpărători

Nuanțe ale alegerii cazanelor și cuptoarelor

Utilizarea cazanelor electrice și pe gaz, a sobelor cu ardere lungă drept generatoare de căldură este atractivă din perspectiva ușurinței de control al aportului de căldură prin schimbătorul de căldură.

Utilizarea sobelor cu combustibil solid, în special a construcțiilor artizanale, riscă o degajare insuficientă sau excesivă de căldură. Cu toate acestea, utilizarea lor este adesea justificată din perspectiva ieftinității și a disponibilității combustibilului.

În prezent, sunt disponibile numeroase modele de cazane electrice și cazane pe gaz cu pompă integrată. Pe de o parte, sistemul de circulație încorporat este dimensionat pentru puterea cazanului și permite evitarea achiziționării și instalării unei pompe separate. Pe de altă parte, în caz de defecțiune a pompei integrate, aceasta nu va fi la fel de ușor de reparat sau înlocuit ca una separată.

Cazanul electric cu pompă integrată reprezintă o soluție gata de utilizat și compactă pentru includerea într-un sistem cu circulație forțată.

Cerințele pentru cazan la utilizarea circulației forțate sunt aceleași ca și la cea naturală:

• Calculul puterii cazanului – indicatorul trebuie să satisfacă necesitățile de încălzire a casei în cele mai dure condiții pentru o anumită localitate. Este de dorit să existe o mică rezervă de putere (10-20%) din cauza unor posibile situații de forță majoră care pot apărea în sistemul de încălzire.
• Prevenirea fierberii agentului termic în schimbătorul de căldură. Această cerință este mai ușor de îndeplinit în combinația “sobă – pompă” decât în cazul modelului gravitațional de mișcare a lichidului.

Pentru a preveni fierberea apei în schimbătorul de căldură al cazanului, este suficient să se instaleze o reglare a puterii în funcție de temperatura lichidului de ieșire. Această metodă funcționează pentru orice tip de circulație.

Blocul de comandă al modului de funcționare al cazanului cu combustibil solid include funcția de pornire a pompei la atingerea temperaturilor critice la ieșirea din schimbătorul de căldură.

Pentru cuptoarele cu circulație naturală, nu există posibilitatea de a preveni fierberea agentului termic în cazul unei cantități excesive de combustibil încărcat. Singura opțiune, în prezența unei pompe, rămâne creșterea volumului de lichid pompat prin schimbătorul de căldură.

Mai mult, un astfel de sistem anti-avarie poate fi făcut automat, utilizând un termostat și un bloc de reglare a vitezei pompei.

Montarea și verificarea circuitului de apă

În schema de încălzire cu circulație forțată, vitezele de mișcare a apei vor fi mai mari decât în modelul gravitațional. Prin urmare, se pot utiliza diametre mai mici ale țevilor, la aceiași parametri de încălzire a clădirii. Acest lucru reduce costul încălzirii cu apă în ceea ce privește cheltuielile pentru țevi, fittinguri și armături.

În plus, elementele de circuit cu diametru mai mic sunt mai ușor de ascuns în nișe tehnice sau de integrat în interiorul încăperilor.

Comparativ cu circulația naturală, la presiunea hidrostatică a coloanei de lichid se va adăuga presiunea hidrodinamică crescută a fluxului. Prin urmare, pentru a evita formarea de scurgeri sau, cu atât mai mult, ruperea sistemului, este necesar să se respecte anumite reguli.

În cazul trecerii de la circulația gravitațională la cea forțată, trebuie eliminate toate scurgerile, chiar și cele minore, din circuit. La creșterea presiunii, viteza de curgere va crește, ceea ce, pe lângă problema din încăpere, va determina o scădere a cantității de agent termic și o aerare excesivă a acestuia (saturare cu aer).

Înainte de începerea sezonului de încălzire, este necesar să se efectueze teste hidraulice de rezistență ale circuitului, cu presiunea maximă utilizată sau chiar ușor mai mare. Acest lucru va permite identificarea problemelor și eliminarea lor înainte de venirea frigului, când o oprire prelungită a încălzirii pentru reparații este nedorită.

Scurgerile radiatoarelor de încălzire pot apărea în cele mai neașteptate locuri, iar remedierea problemei va dura mult timp, de aceea este mai bine să verificați integritatea sistemului din timp.

Deoarece viteza de deplasare a agentului termic va fi mai mare de 0,25 m/s, conform SNiP 41-01-2003, nu este necesar să se mențină o pantă constantă a țevilor pentru eliminarea aerului din circuit. Prin urmare, în cazul circulației forțate, montarea țevilor și a radiatoarelor este puțin mai simplă decât în schema gravitațională.

Variante de încălzire cu circulație forțată

Aplicarea circulației forțate permite îndepărtarea de principiul proiectării distribuției cu obligația de a lua în calcul diferența de presiune hidrostatică, necesară pentru funcționarea în schema gravitațională.

Aceasta adaugă varietate în modelarea geometriei circuitului de apă și oferă posibilitatea utilizării unor soluții precum încălzirea prin colector sau pardoseala încălzită de mare suprafață.

Aplicarea distribuției superioare și inferioare

Orice schemă de încălzire poate fi considerată, în mod convențional, ca având distribuție superioară sau inferioară. La distribuția superioară, apa caldă se ridică deasupra aparatelor de încălzire, iar apoi, curgând în jos, încălzește radiatoarele. La distribuția inferioară, apa caldă este furnizată de jos. Fiecare variantă are aspectele sale pozitive.

Distribuția superioară se aplică și în cazul circulației naturale. Prin urmare, circuitele de încălzire de acest tip permit utilizarea ambelor tipuri de circulație. Aceasta, în primul rând, oferă posibilitatea de alegere, iar în al doilea rând, crește fiabilitatea sistemului.

În cazul întreruperii curentului electric sau a defecțiunii pompei, mișcarea apei prin circuit va continua, chiar dacă cu o viteză mai mică.

O presiune bună permite alegerea între distribuția superioară și cea inferioară, ținând cont de comoditatea traseului țevilor care furnizează agentul termic către radiatoare (+)

La utilizarea distribuției inferioare, lungimea totală a țevilor este mai mică, ceea ce reduce costurile de realizare a sistemului. În plus, nu este necesară amplasarea coloanelor la etajul superior, ceea ce este avantajos din punct de vedere al designului interior. Țeava inferioară de alimentare cu apă caldă se montează fie în subsol, fie la nivelul podelei etajului parter.

Varietăți ale schemelor de conectare cu o singură țeavă

Schema monotub utilizează aceeași țeavă pentru alimentarea cu apă caldă la radiatoare și pentru returnarea apei reci la cazanul de încălzire. Cu o astfel de distribuție, lungimea țevilor utilizate se reduce aproape la jumătate, iar numărul de fittinguri și armături de închidere scade.

Cu toate acestea, încălzirea radiatoarelor are loc în serie, prin urmare, atunci când se calculează numărul de secțiuni, trebuie să se țină cont de scăderea treptată a temperaturii agentului termic furnizat.

Conectarea în serie a radiatoarelor cu utilizarea unei singure țevi pentru alimentarea cu agent termic este adesea utilizată în casele moderne pentru a minimiza costurile materialelor și a simplifica lucrările de montaj.

Schemele monotub pot fi realizate în variante orizontală și verticală. În cazul circulației forțate, dacă se utilizează coloane verticale, se poate realiza alimentarea cu apă caldă nu numai de sus, ci și de jos.

Opțiunea de a utiliza una sau alta variantă depinde nu numai de comoditatea trasării țevilor, ci și de numărul maxim admis de radiatoare pe o coloană a circuitului monotub.

Radiatoarele de încălzire pot fi conectate în două moduri:

• Conectarea în serie – agentul termic circulă prin toate radiatoarele. În acest caz, este necesar un număr minim de țevi, însă, dacă este necesară deconectarea unuia dintre radiatoare, va trebui oprită întreaga ramură a sistemului.
• Conectarea prin bypass – agentul termic poate circula ocolind radiatorul printr-o derivație instalată. Cu ajutorul unui sistem de robinete, fluxul poate fi redirecționat pe lângă radiator, permițând repararea sau demontarea acestuia fără a opri încălzirea.

Schema monotub este adesea utilizată în încălzire, însă în cazul unui număr mare de radiatoare, pentru încălzirea uniformă a acestora se aplică o altă variantă.

Schemele monotub au numeroase variante de realizare în cazul circulației forțate, astfel încât alegerea soluției potrivite pentru geometria specifică a încăperilor este destul de ușoară (+)

Modalități de aplicare a variantei cu două țevi

Schema circuitului de încălzire care utilizează o a doua țeavă pentru evacuarea apei răcite către cazan se numește sistem cu două țevi. Lungimea țevilor crește, la fel ca și numărul de conexiuni și dispozitive.

Cu toate acestea, sistemul are un avantaj important – la fiecare radiator este furnizat agent termic de aceeași temperatură. Acest lucru face varianta cu două țevi foarte atractivă.

În încălzirea cu apă cu circulație forțată se utilizează atât distribuția orizontală, cât și cea verticală. Mai mult, în varianta verticală este posibilă aplicarea alimentării cu apă caldă de sus și de jos.

Schema cu două țevi de alimentare și evacuare a apei, împreună cu conectarea diagonală a radiatorului, oferă o cedare maximă de căldură în încăpere.

Deoarece temperatura apei furnizate tuturor radiatoarelor este aceeași, geometria circuitelor depinde doar de următorii factori:

• economia de materiale – minimizarea lungimii țevilor și a numărului de conexiuni;
• ușurința trasării circuitului de încălzire prin pereți și planșee;
• atractivitatea estetică – posibilitatea de a integra elementele de încălzire în interiorul încăperilor.

În funcție de mișcarea apei calde și răcite, schemele cu două țevi se împart în două tipuri:

1. Directe. Mișcarea în ambele conducte are loc în aceeași direcție. Ciclul de circulație a agentului termic are aceeași lungime pentru toate radiatoarele din această parte a sistemului, prin urmare viteza de încălzire a acestora este aceeași.
2. Terminale. În schema directă, radiatoarele situate mai aproape de cazan se încălzesc mai repede. Totuși, pentru sistemele cu circulație forțată acest lucru nu este foarte important din cauza vitezei considerabile a apei în circuit.

La alegerea între varianta directă și cea cu capăt mort, se ține cont de condiția de confort a traseului conductei de retur. În schemele verticale, cu distribuția inferioară se obține un sistem cu capăt mort, iar cu distribuția superioară – un sistem direct.

Utilizarea colectorului de distribuție a încălzirii

O altă metodă populară de organizare a încălzirii în prezent este crearea unei scheme cu colector. Într-o anumită măsură, această schemă poate fi considerată o subcategorie a celei cu două țevi, deși este utilizată și în organizarea circuitelor de încălzire cu o singură țeavă.

Doar distribuția agentului termic cald și colectarea celui răcit nu se face de la coloana principală, ci de la dispozitive speciale de distribuție nodale – colectoare. Un astfel de sistem funcționează stabil numai cu utilizarea circulației forțate.

Schema radială, în comparație cu cea cu două țevi, necesită existența unui colector, o lungime totală mai mare a țevilor, un număr mai mare de fittinguri și armături de închidere.

Unitatea de distribuție pentru sistemul cu două țevi reprezintă o combinație complexă a colectoarelor de alimentare și de retur, prin intermediul cărora se realizează o alimentare echilibrată cu agent termic în funcție de temperatură și presiune.

Fiecare ramură a dispozitivului alimentează un element de încălzire sau un grup mic al acestora. Ramurile sunt, de regulă, amplasate sub podea, iar fiecare etaj al unei clădiri multietajate este deservit de un colector instalat în centru.

În ciuda avantajelor evidente ale unei astfel de variante de organizare a încălzirii, sistemul cu colector are două dezavantaje semnificative:

• cea mai mare lungime a conductelor, prin urmare această variantă de organizare a circuitului de apă necesită investiții financiare considerabile;
• dificultatea modificării circuitului – țevile în această variantă sunt de obicei amplasate sub podea sau în pereți, prin urmare, în cazul adăugării aparatelor de încălzire, va fi foarte dificil să se facă ajustări.

Toate colectoarele se montează, de regulă, într-un dulap special, deoarece armăturile de închidere sunt amplasate acolo și este necesar accesul la ele. Amplasarea robinetelor într-un singur loc este foarte convenabilă.

În caz de necesitate de a porni sau opri radiatoarele sau de apariție a unei situații anormale, este suficient să aveți acces la dulap și nu este nevoie să vizitați toate încăperile.

Colectoarele de distribuție pot avea o structură simplă, formată din două piepteni și un minim de armături de închidere. Nodurile complexe pot include, de asemenea, termostate automate, supape electronice, mixere, dispozitive automate de evacuare a aerului, senzori și unități de control, supapă pentru golirea apei, o pompă de circulație separată.

Aceste sisteme pot regla cel mai precis temperatura din casă, dar necesită o bună înțelegere a principiilor și nuanțelor de funcționare a încălzirii cu apă.

Încălzirea prin pardoseală

Unul dintre cele mai confortabile moduri de încălzire este considerat organizarea pardoselii calde. Trebuie menționat că montarea acestei variante de încălzire a camerelor de locuit, dușurilor, bucătăriilor și altor încăperi este destul de complexă.

Pardoseala caldă cu apă de suprafață mare este posibilă doar prin organizarea circulației forțate, deoarece este necesar să se creeze presiune într-un sistem lung de țevi înguste.

Presiunea este necesară pentru a depăși rezistența țevilor înguste cu numeroase coturi. În plus, este necesar să se atingă o înălțime de refulare care să permită eliminarea aerului din țevile pardoselii calde, care sunt amplasate orizontal.

Există un număr mare de combinații de așezare a țevilor:

• pentru camere mici se aplică scheme cu un singur intrare pentru apă caldă și o ieșire pentru apă răcită;
• pentru încăperi mari se organizează sisteme mai complexe de pardoseală caldă cu ajutorul unui colector de distribuție.

Adesea, pentru fragmentele de circuit cu pardoseală caldă se instalează pompe de circulație separate.

Utilizarea colectorului este justificată pentru suprafețe mari de pardoseală caldă, atunci când calculele arată că o singură țeavă poate să nu facă față încălzirii.

Concluzii și material video util pe această temă

Expunerea detaliată a schemei de încălzire cu două țevi și destul de complexă a unei case cu două etaje:

Sistem de tip închis pentru o casă cu trei etaje bazat pe un cazan pe gaz:

Utilizarea pompelor în încălzirea cu apă a încăperilor facilitează semnificativ proiectarea circuitului, făcând posibile variante inaccesibile modelului gravitațional. Selectarea corectă a echipamentului va permite rezolvarea problemei încălzirii locuinței, făcând acest proces convenabil și simplu.

Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări cu privire la organizarea sistemului de încălzire cu circulație forțată? Vă rugăm să lăsați comentarii la publicație și să participați la discuții. Formularul de contact se află în blocul inferior.