Zamknięty system grzewczy: schematy i cechy instalacji systemu typu zamkniętego
Główną cechą odróżniającą zamknięty system grzewczy od otwartego jest jego izolacja od wpływu otoczenia.Schemat ten obejmuje pompę obiegową, która stymuluje ruch chłodziwa. Schemat jest pozbawiony wielu wad związanych z otwartym obiegiem grzewczym.
O zaletach i wadach zamkniętych schematów grzewczych dowiesz się czytając proponowany przez nas artykuł. Dokładnie bada możliwości urządzenia, specyfikę montażu i działanie układów typu zamkniętego. Przykład obliczeń hydraulicznych podano dla niezależnych rzemieślników.
Informacje przedstawione do przeglądu opierają się na przepisach budowlanych. Aby zoptymalizować postrzeganie trudnego tematu, tekst uzupełniono przydatnymi diagramami, zbiorami zdjęć i tutorialami wideo.
Treść artykułu:
Zasada działania układu zamkniętego
Wzrosty temperatury w układzie zamkniętym kompensowane są poprzez zastosowanie membranowego naczynia wzbiorczego, napełnianego wodą podczas ogrzewania. Podczas chłodzenia woda ze zbiornika wraca do układu, utrzymując w ten sposób stałe ciśnienie w obwodzie.
Ciśnienie powstałe w zamkniętym obiegu grzewczym podczas instalacji przekazywane jest na całą instalację. Cyrkulacja chłodziwa jest wymuszona, więc system ten jest zależny od energii. Bez pompa obiegowa nie będzie przepływu podgrzanej wody rurami do urządzeń i z powrotem do źródła ciepła.
Podstawowe elementy pętli zamkniętej:
- bojler;
- zawór spustowy powietrza;
- zawór termostatyczny;
- grzejniki;
- Rury;
- zbiornik wyrównawczy nie mający kontaktu z atmosferą;
- zawór równoważący;
- zawór kulowy;
- pompa, filtr;
- Zawór bezpieczeństwa;
- ciśnieniomierz;
- okucia, elementy złączne.
Jeśli zasilanie domu jest nieprzerwane, to system zamknięty działa sprawnie. Często projekt uzupełniany jest „ciepłymi podłogami”, które zwiększają jego wydajność i przenikanie ciepła.
Takie ustawienie pozwala nie trzymać się określonej średnicy rurociągu, obniżyć koszty zakupu materiałów i nie umieszczać rurociągu na zboczu, co upraszcza instalację. Pompa musi przyjmować ciecz o niskiej temperaturze, w przeciwnym razie jej działanie będzie niemożliwe.
Ta opcja ma również jeden negatywny niuans - podczas gdy przy stałym nachyleniu ogrzewanie działa nawet przy braku zasilania, to przy ściśle poziomym położeniu rurociągu zamknięty system nie działa. Wadę tę rekompensuje wysoka wydajność i szereg pozytywnych aspektów w porównaniu z innymi rodzajami systemów grzewczych.
Montaż jest stosunkowo prosty i możliwy w pomieszczeniu dowolnej wielkości. Nie ma potrzeby izolowania rurociągu, ogrzewanie następuje bardzo szybko, jeśli w obwodzie znajduje się termostat, można ustawić reżim temperaturowy. Jeśli system jest poprawnie zaprojektowany, nie ma utraty płynu chłodzącego, a zatem nie ma powodu go uzupełniać.
Niewątpliwą zaletą systemu grzewczego typu zamkniętego jest to, że różnica temperatur pomiędzy zasilaniem i powrotem pozwala zwiększyć żywotność kotła. Rurociąg w obiegu zamkniętym jest mniej podatny na korozję. Istnieje możliwość wgrania na obwód płyn niezamarzający zamiast wodygdy ogrzewanie musi być wyłączone zimą na dłuższy czas.
Ochrona systemu przed powietrzem
Teoretycznie powietrze nie powinno przedostawać się do zamkniętego systemu grzewczego, choć tak naprawdę nadal tam jest. Jego akumulację obserwuje się, gdy rury i akumulatory są wypełnione wodą. Drugim powodem może być rozszczelnienie stawów.
W wyniku pojawienia się kieszeni powietrznych zmniejsza się przenikanie ciepła przez system. Aby przeciwdziałać temu zjawisku, w systemie zastosowano specjalne zawory i zawory odpowietrzające.
Aby zminimalizować prawdopodobieństwo powstania kieszeni powietrznych, podczas napełniania układu zamkniętego należy przestrzegać pewnych zasad:
- Dostarczaj wodę od dołu do góry. Aby to zrobić, ułóż rury tak, aby woda i uwolnione powietrze poruszały się w tym samym kierunku.
- Pozostawić zawory odpowietrzające otwarte i zawory spustowe wody zamknięte. Zatem wraz ze stopniowym wzrostem poziomu płynu chłodzącego powietrze będzie uciekać przez otwarte otwory wentylacyjne.
- Zamknąć zawór odpowietrzający, gdy tylko woda zacznie przez niego przepływać. Kontynuuj proces płynnie, aż obwód zostanie całkowicie wypełniony płynem chłodzącym.
- Uruchom pompę.
Jeśli w obiegu grzewczym grzejniki aluminiowe, wówczas na każdym z nich wymagane są otwory wentylacyjne.Aluminium w kontakcie z chłodziwem wywołuje reakcję chemiczną, której towarzyszy uwolnienie tlenu. W grzejnikach częściowo bimetalicznych problem jest ten sam, tyle że wytwarza się znacznie mniej powietrza.
W grzejnikach w 100% bimetalicznych płyn chłodzący nie ma kontaktu z aluminium, ale profesjonaliści również w tym przypadku nalegają na obecność odpowietrznika. Specyficzna konstrukcja grzejników płytowych jest już w procesie produkcyjnym wyposażana w zawory odpowietrzające.
W starych grzejnikach żeliwnych powietrze usuwa się za pomocą zaworu kulowego, inne urządzenia są tutaj nieskuteczne.
Punktami krytycznymi w obiegu grzewczym są łuki rurowe i najwyższe punkty instalacji, dlatego w tych miejscach montuje się urządzenia wywiewne. W obwodzie zamkniętym jest używany Żurawie Mayevsky'ego lub automatyczne zawory pływakowe umożliwiające odpowietrzenie bez interwencji człowieka.
Korpus tego urządzenia zawiera polipropylenowy pływak połączony za pomocą wahacza ze szpulą. Gdy komora pływakowa napełni się powietrzem, pływak opada i po osiągnięciu dolnego położenia otwiera zawór, przez który uchodzi powietrze.
Woda dostaje się do objętości uwolnionej od gazu, pływak podnosi się i zamyka szpulę. Aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń do wnętrza tego ostatniego, przykryty jest on kołpakiem ochronnym.
Są modyfikacje, w których proces ten przebiega inaczej, ale zasada jest ta sama: pływak znajduje się w dolnym położeniu - uwalnia się gaz; pływak jest podniesiony - zawór jest zamknięty, gromadzi się powietrze. Cykl powtarza się automatycznie i nie wymaga obecności człowieka.
Przeczytaj artykuł: 22 najlepsze automatyczne i ręczne nawiewy: recenzja, jakość, cena.
Obliczenia hydrauliczne dla układu zamkniętego
Aby nie popełnić błędu przy doborze rur ze względu na średnicę i moc pompy, konieczne jest wykonanie obliczeń hydraulicznych układu.
Efektywne działanie całego systemu nie jest możliwe bez uwzględnienia głównych 4 punktów:
- Określenie ilości czynnika chłodniczego, jaką należy dostarczyć do urządzeń grzewczych, aby zapewnić zadany bilans cieplny w domu, niezależnie od temperatury zewnętrznej.
- Maksymalna redukcja kosztów operacyjnych.
- Ograniczenie nakładów finansowych do minimum, w zależności od wybranej średnicy rurociągu.
- Stabilna i cicha praca systemu.
W rozwiązaniu tych problemów pomogą obliczenia hydrauliczne, które pozwolą na dobór optymalnych średnic rur uwzględniając ekonomicznie uzasadnione natężenia przepływu chłodziwa, określenie strat ciśnienia hydraulicznego w poszczególnych sekcjach, połączenie i zrównoważenie odgałęzień układu. Jest to złożony i czasochłonny, ale niezbędny etap projektowania.
Zasady obliczania przepływu chłodziwa
Obliczenia możliwe są w przypadku posiadania obliczeń termotechnicznych i po doborze grzejników ze względu na moc. Obliczenia termotechniczne muszą zawierać rozsądne dane dotyczące wielkości energii cieplnej, obciążeń i strat ciepła.Jeśli te dane nie są dostępne, moc grzejnika jest pobierana na podstawie powierzchni pomieszczenia, ale wyniki obliczeń będą mniej dokładne.
Zaczynają od diagramu. Lepiej wykonać to w rzucie aksonometrycznym i wykreślić wszystkie znane parametry. Przepływ chłodziwa określa się według wzoru:
G =860q/∆t kg/h,
gdzie q to moc grzejnika kW, ∆t to różnica temperatur pomiędzy przewodem powrotnym i zasilającym. Po ustaleniu tej wartości przekrój rur określa się za pomocą tabel Shevelev.
Aby skorzystać z tych tabel, wynik obliczeń należy przeliczyć na litry na sekundę, korzystając ze wzoru: GV = G /3600ρ. Tutaj GV oznacza natężenie przepływu chłodziwa w l/s, ρ to gęstość wody równa 0,983 kg/l w temperaturze 60 stopni C. Z tabel można po prostu wybrać przekrój rury bez wykonywania pełnych obliczeń.
Sekwencję obliczeń łatwiej zrozumieć, korzystając z prostego schematu obejmującego kocioł i 10 grzejników. Wykres należy podzielić na sekcje, w których przekrój rur i natężenie przepływu chłodziwa są wartościami stałymi.
Pierwszy odcinek to przewód biegnący od kotła do pierwszego grzejnika. Drugi to odcinek pomiędzy pierwszym i drugim grzejnikiem. Sekcja trzecia i kolejne są wyróżnione w ten sam sposób.
Temperatura od pierwszego do ostatniego urządzenia stopniowo maleje. Jeżeli w pierwszej sekcji energia cieplna wynosi 10 kW, to po przejściu pierwszego grzejnika płyn chłodzący oddaje mu pewną ilość ciepła, a straty ciepła zmniejszają się o 1 kW itd.
Przepływ chłodziwa można obliczyć ze wzoru:
Q=(3,6xQuch)/(сх(tr-do))
Tutaj Qch jest obciążeniem cieplnym powierzchni, c jest ciepłem właściwym wody, które ma stałą wartość 4,2 kJ/kg x s, tr jest temperaturą gorącego czynnika chłodzącego na wlocie, to jest temperaturą schłodzonego płynu chłodzącego na wylocie.
Optymalna prędkość przepływu gorącego chłodziwa w rurociągu wynosi od 0,2 do 0,7 m/s. Jeżeli wartość będzie niższa, w systemie pojawią się kieszenie powietrzne. Na ten parametr wpływa materiał produktu i chropowatość wewnątrz rury.
Zarówno w otwartych, jak i zamkniętych obiegach grzewczych stosuje się rury ze stali czarnej i nierdzewnej, miedzi, polipropylenu, polietylenu o różnych modyfikacjach, polibutylenu itp.
Gdy prędkość chłodziwa mieści się w zalecanych granicach 0,2-0,7 m/s, w rurociągu polimerowym zaobserwowane zostaną straty ciśnienia od 45 do 280 Pa/m, a w rurach stalowych od 48 do 480 Pa/m.
Wewnętrzną średnicę rur w przekroju (din) określa się na podstawie wielkości przepływu ciepła i różnicy temperatur na wlocie i wylocie (∆tco = 20 stopni C dla 2-rurowego schematu ogrzewania) lub przepływu chłodziwa. Jest do tego specjalna tabela:
Aby wybrać obwód, należy osobno rozważyć obwody jedno- i 2-rurowe. W pierwszym przypadku obliczany jest pion z największą ilością sprzętu, a w drugim przypadku obliczany jest obciążony obwód. Długość terenu jest pobierana z planu narysowanego w skali.
Przeprowadzenie dokładnych obliczeń hydraulicznych może wykonać wyłącznie specjalista o odpowiednim profilu.Istnieją specjalne programy, które pozwalają wykonać wszystkie obliczenia dotyczące właściwości termicznych i hydraulicznych, które można zastosować projekt systemu grzewczego dla Twojego domu.
Dobór pompy obiegowej
Celem obliczeń jest uzyskanie ciśnienia, jakie musi wytworzyć pompa, aby przetoczyć wodę przez instalację. Aby to zrobić, użyj wzoru:
P = Rl + Z
W której:
- P to strata ciśnienia w rurociągu w Pa;
- R – właściwy opór tarcia w Pa/m;
- l jest długością rury w przekroju projektowym w m;
- Z – strata ciśnienia na „wąskich” odcinkach w Pa.
Obliczenia te upraszczają te same tabele Sheveleva, z których można znaleźć wartość oporu tarcia, dla określonej długości rury trzeba będzie przeliczyć tylko 1000i. Tak więc, jeśli wewnętrzna średnica rury wynosi 15 mm, długość odcinka wynosi 5 m, a 1000i = 28,8, wówczas Rl = 28,8 x 5/1000 = 0,144 bara. Po znalezieniu wartości Rl dla każdej sekcji są one sumowane.
Wartość straty ciśnienia Z zarówno dla kotła, jak i grzejników jest w paszporcie. W przypadku innych oporów eksperci zalecają przyjęcie 20% Rl, a następnie zsumowanie wyników dla poszczególnych sekcji i pomnożenie przez współczynnik 1,3. Rezultatem będzie pożądane ciśnienie pompy. W przypadku systemów jedno- i 2-rurowych obliczenia są takie same.
W razie pompa jest wybrana dla istniejącego kotła należy skorzystać ze wzoru: Q=N/(t2-t1), gdzie N to moc urządzenia grzewczego w W, t2 i t1 to temperatura czynnika chłodzącego na wylocie z kotła i na powrót, odpowiednio.
Jak obliczyć zbiornik wyrównawczy?
Obliczenia sprowadzają się do określenia, o ile objętość chłodziwa wzrośnie podczas jego ogrzewania od średniej temperatury pokojowej + 20 stopni C do temperatury roboczej - od 50 do 80 stopni. Obliczenia te nie są łatwe, ale istnieje inny sposób rozwiązania problemu: profesjonaliści doradzają wybór zbiornika o pojemności równej 1/10 całkowitej ilości cieczy w systemie.
Dane te można znaleźć w paszportach sprzętu, które wskazują pojemność płaszcza wodnego kotła i 1 sekcji grzejnika. Następnie oblicza się pole przekroju rur o różnych średnicach i mnoży się przez odpowiednią długość.
Wyniki są sumowane, dodawane są do nich dane z paszportów i od całości odejmowane jest 10%. Jeśli cały układ mieści 200 litrów płynu chłodzącego, potrzebny jest zbiornik wyrównawczy o pojemności 20 litrów.
Kryteria doboru zbiorników
Produkcja zbiorniki wyrównawcze ze stali. Wewnątrz znajduje się membrana dzieląca pojemnik na 2 komory. Pierwszy jest wypełniony gazem, a drugi płynem chłodzącym. Gdy temperatura wzrasta i woda przedostaje się z układu do zbiornika, gaz ulega sprężaniu pod jej ciśnieniem. Płyn chłodzący nie może zająć całej objętości ze względu na obecność gazu w zbiorniku.
Pojemność zbiorników wyrównawczych jest różna. Parametr ten dobiera się tak, aby gdy ciśnienie w układzie osiągnie wartość szczytową, woda nie wzrośnie powyżej ustawionego poziomu. Aby zabezpieczyć zbiornik przed przepełnieniem, w projekcie uwzględniono zawór bezpieczeństwa. Normalne napełnienie zbiornika wynosi od 60 do 30%.
Wybór optymalnego schematu
Podczas instalowania ogrzewania w prywatnym domu stosuje się dwa rodzaje schematów: jednorurowe i 2-rurowe. Jeśli je porównamy, ten drugi jest skuteczniejszy. Główna różnica polega na sposobie łączenia grzejników z rurociągami. W systemie dwururowym obowiązkowym elementem obiegu grzewczego jest indywidualny pion, przez który schłodzony płyn chłodzący wraca do kotła.
Instalacja systemu jednorurowego jest prostsza i tańsza finansowo. Zamknięta pętla tego systemu łączy rurociąg zasilający i powrotny.
Jednorurowy system grzewczy
W jedno- i dwupiętrowych domach o małej powierzchni dobrze sprawdził się schemat jednorurowego obwodu grzewczego typu zamkniętego, który składa się z okablowania 1 rury i szeregu podłączonych do niej szeregowo grzejników.
Czasem popularnie nazywana jest „Leningradką”. Płyn chłodzący oddając ciepło do chłodnicy wraca do rury zasilającej i następnie przechodzi przez kolejny akumulator. Ostatnie grzejniki otrzymują mniej ciepła.
Zaletą tego schematu jest ekonomiczny montaż - zajmuje mniej materiału i czasu niż system 2-rurowy. Jeśli jeden grzejnik ulegnie awarii, reszta będzie działać normalnie przy zastosowaniu obejścia.
Możliwości obwodu jednorurowego są ograniczone - nie można go uruchamiać etapami, grzejniki nagrzewają się nierównomiernie, dlatego sekcje należy dodać do ostatniej w łańcuchu. Aby zapobiec tak szybkiemu ochłodzeniu płynu chłodzącego, konieczne jest zwiększenie średnicy rur. Zaleca się podłączenie nie więcej niż 5 grzejników na każde piętro.
Istnieją 2 rodzaje systemów: poziomy i pionowy. W budynku parterowym poziomy system ogrzewania jest instalowany zarówno nad, jak i pod podłogą. Zaleca się montaż akumulatorów na tym samym poziomie, a poziomy rurociąg zasilający z lekkim spadkiem w kierunku przepływu chłodziwa.
Przy rozkładzie pionowym woda z kotła podnosi się do centralnego pionu, wchodzi do rurociągu, rozprowadzana jest na oddzielnych pionach, a od nich - przez grzejniki. Po ochłodzeniu ciecz spada tym samym pionem, przechodzi przez wszystkie znajdujące się tam urządzenia, trafia do rurociągu powrotnego, a stamtąd pompa pompuje ją z powrotem do kotła.
Po wybraniu zamkniętego typu systemu grzewczego instalacja odbywa się w następującej kolejności:
- Zamontuj kocioł. Najczęściej przeznacza się na to miejsce na parterze lub pierwszym piętrze domu.
- Rury są podłączone do rur wlotowych i wylotowych kotła i poprowadzone po obwodzie wszystkich pomieszczeń. Połączenia dobierane są w zależności od materiału głównych rur.
- Zamontuj zbiornik wyrównawczy, umieszczając go w najwyższym punkcie. Jednocześnie instalowana jest grupa bezpieczeństwa, łącząca ją z linią główną za pomocą trójnika. Zamocuj pionowy pion główny i podłącz go do zbiornika.
- Instalują grzejniki wraz z instalacją kranów Mayevsky'ego. Najlepsza opcja: obejście i 2 zawory odcinające - jeden na wlocie, drugi na wylocie.
- Zamontuj pompę w miejscu, w którym schłodzony płyn chłodzący wpływa do kotła, po wcześniejszym zainstalowaniu filtra przed miejscem instalacji. Wirnik jest ustawiony ściśle poziomo.
Niektórzy rzemieślnicy instalują pompę z obejściem, aby nie spuszczać wody z układu w przypadku naprawy lub wymiany sprzętu.
Po zamontowaniu wszystkich elementów otwórz zawór, napełnij przewód płynem chłodzącym i usuń powietrze. Sprawdź, czy powietrze zostało całkowicie usunięte, odkręcając śrubę znajdującą się na pokrywie obudowy pompy. Jeśli spod niego zacznie wypływać ciecz, oznacza to, że można uruchomić urządzenie dokręcając najpierw odkręconą wcześniej śrubę centralną.
Ze sprawdzonymi w praktyce schematami jednorurowe systemy grzewcze i opcje urządzeń można znaleźć w innym artykule na naszej stronie internetowej.
Dwururowy system grzewczy
Podobnie jak w przypadku instalacji jednorurowej, istnieje okablowanie poziome i pionowe, ale tutaj jest zarówno przewód zasilający, jak i powrotny. Wszystkie grzejniki nagrzewają się jednakowo. Jeden typ różni się od drugiego tym, że w pierwszym przypadku jest jeden pion i wszystkie urządzenia grzewcze są do niego podłączone.
Schemat pionowy polega na podłączeniu grzejników do pionu umieszczonego pionowo. Jego zaletą jest to, że w budynku wielopiętrowym każde piętro jest połączone z pionem indywidualnie.
Szczególną cechą schematu dwururowego jest obecność rur podłączonych do każdej baterii: jedna z bezpośrednim przepływem, a druga z powrotem. Istnieją 2 schematy podłączenia urządzeń grzewczych. Jednym z nich jest typ kolektorowy, gdy od kolektorów do akumulatora idą 2 rury.
Schemat charakteryzuje się złożoną instalacją i dużym zużyciem materiału, ale temperaturę w każdym pomieszczeniu można regulować.
Drugi to prostszy obwód równoległy. Piony są instalowane na obwodzie domu i podłączone do nich grzejniki. Na całej podłodze znajduje się leżak, do którego podłączone są piony.
Elementy takiego systemu to:
- bojler;
- Zawór bezpieczeństwa;
- ciśnieniomierz;
- automatyczny odpowietrznik;
- zawór termostatyczny;
- baterie;
- pompa;
- filtr;
- urządzenie równoważące;
- czołg;
- zawór.
Przed przystąpieniem do montażu należy rozstrzygnąć kwestię rodzaju nośnika energii. Następnie zamontuj kocioł w osobnej kotłowni lub w piwnicy.Najważniejsze, że jest tam dobra wentylacja. Zamontuj kolektor, jeśli projekt przewiduje, i pompę. Przy kotle zainstalowana jest aparatura regulacyjno-pomiarowa.
Do każdego przyszłego grzejnika podłączana jest linia, a następnie instalowane są same akumulatory. Urządzenia grzewcze zawieszane są na specjalnych wspornikach w taki sposób, aby do podłogi pozostało 10-12 cm, a od ścian 2-5 cm.Otwory urządzeń na wlocie i wylocie wyposażone są w elementy odcinające i sterujące urządzenia.
Po zamontowaniu wszystkich elementów systemu znajduje się on pod ciśnieniem. Powinni to zrobić profesjonaliści, ponieważ tylko oni mogą wystawić odpowiedni dokument.
Szczegóły projektu dwururowego systemu grzewczego opisane tutajw artykule przedstawiono różne schematy i ich analizę.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
W tym materiale wideo przedstawiono przykład szczegółowych obliczeń hydraulicznych 2-rurowej instalacji grzewczej typu zamkniętego dla domu 2-piętrowego w programie VALTEC.PRG:
Oto szczegółowy opis projektu jednorurowego systemu grzewczego:
Istnieje możliwość samodzielnego montażu zamkniętej wersji systemu grzewczego, jednak nie można tego zrobić bez konsultacji ze specjalistami. Kluczem do sukcesu jest odpowiednio wykonany projekt i wysokiej jakości materiały.
Masz pytania dotyczące specyfiki zamkniętego obiegu grzewczego? Czy istnieją informacje na ten temat, które mogłyby zainteresować osoby odwiedzające witrynę i nas? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej.
Ale nie nadaje się do każdego rodzaju domu, warto to również rozważyć. System jest oczywiście niezwykle skuteczny, ale warto spróbować zainstalować go w domach, które mają już „jedenaście” lat, a są po prostu zaplanowane pod inną sieć ciepłowniczą. Warto wziąć pod uwagę, że ta opcja nadaje się tylko do nowoczesnych budynków, w których nawet sam projekt domu taki miał być pierwotnie. Choć nie wykluczam, że mogę się mylić, w starych domach nie ryzykowałabym.
W starych domach nie ma ryzyka, ale nadal zaleca się przeróbkę całego systemu, łącznie z rurami i grzejnikami. Na przykład przy wymianie kotła. Właściwie nowoczesne kotły ścienne są już wyposażone w wbudowane pompy i zbiorniki wyrównawcze. Pozostaje więc tylko wymienić rury, a najlepiej grzejniki. Jeszcze lepiej, zainstaluj podgrzewane podłogi. Zysk będzie dotyczył zarówno projektu, jak i wydajności.