Температура воздуха внутри помещения и теплоотдача отопительных приборов при равных технических характеристиках зависит от трех факторов:
1. объема поступающего в прибор теплоносителя;
2. температуры теплоносителя;
3. гидростатического давления, заставляющего теплоноситель двигаться по трубопроводу.
Без достаточного гидростатического давления система водяного отопления не сможет эффективно функционировать. Гидростатическое давление в системе позволяет преодолевать сопротивления, встречающиеся на пути воды, к которым относятся: - сопротивления, вызываемые трением теплоносителя о стенки труб; - местные сопротивления в отводах, тройниках, кранах, отопительных приборах и водогрейных котлах.
Величина сопротивления вследствие трения теплоносителя (воды) о стенки труб зависит от скорости движения воды и величины труб (их диаметра и длины). С увеличением длины труб сопротивление возрастает, с увеличением диаметра оно падает, а при возрастании скорости движения воды в системе увеличивается вдвое. Чем выше скорость воды, больше длина трубопровода и меньше его диаметр, тем выше сопротивление на пути воды.
В зависимости от принципа циркуляции теплоносителя системы традиционного отопления делятся на 2 типа: с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителя. В системе водяного отопления с принудительной циркуляцией воды движение теплоносителя происходит в результате работы циркуляционного насоса.
В системе с естественной циркуляцией движение нагретого теплоносителя происходит под действием гравитационной силы, которая возникает за счет разности плотности теплоносителя в подающих и обратных трубах. Плотность горячей воды меньше, чем холодной, значит, она легче.
Разность плотности охлажденной и нагретой воды создает в системе водяного отопления гидростатический напор, который заставляет воду двигаться от теплогенератора к отопительным приборам и в обратном направлении. Иными словами горячая вода как более легкая вытесняется охлажденной водой. Нагретая в отопительном котле вода становится легче и поднимается по подающей магистрали (главному стояку) вверх, откуда поступает в разводящие подающие стояки, поставляющие воду к отопительным приборам. По пути вода остывает и становится тяжелее. От отопительных приборов охлажденная, или обратная, вода спускается вниз по обратным стоякам и общей обратной магистрали в отопительный котел, где вытесняет более легкую нагретую воду.
За счет разности температур нагретой и обратной воды циркуляция имеет непрерывный характер, обеспечивающий бесперебойную работу отопительной системы.
Величина циркуляционного напора в системе с естественной циркуляцией воды зависит от двух факторов: 1. разности температур нагретой и охлажденной воды. Обычно максимальная температура горячей воды в системе водяного отопления составляет 95'С, а охлажденной - 70'С. Во избежание снижения температуры в подающей магистрали (главном стояке) и, как следствие, падения гидростатического давления в системе, ее необходимо защитить теплоизоляционным материалом. Наоборот, обратные трубопроводы следует прокладывать без теплоизоляции. Только в этом случае обратная вода будет охлаждаться и создавать необходимый циркуляционный напор. 2. расположения отопительных приборов по отношению к теплогенератору (водогрейному котлу). Общая закономерность такова: чем выше находится отопительный прибор над водогрейным котлом, тем больше циркуляционное давление. Это значит, что циркуляционное давление для отопительных приборов, расположенных на втором этаже, будет больше, чем у приборов, находящихся на первом этаже дома. Именно поэтому в условиях водяного отопления верхние этажи прогреваются лучше, чем нижние. Отопительные приборы, находящиеся на одном уровне с водогрейным котлом или ниже его, нагреваются незначительно и поэтому оказываются неэффективными. Наименьшее расстояние между центрами водогрейного котла и отопительного прибора на первом этаже должно составлять не менее 3 метров. Отопительная система с естественной циркуляцией воды может быть с нижней или верхней разводкой. Принцип действия обеих систем идентичен. Единственное различие - в расположении подающей магистрали.
Несмотря на перечисленные достоинства в настоящее время систему водяного отопления с естественной циркуляцией воды можно встретить только в деревнях. В загородных же домах и коттеджах предпочитают использовать отопительные системы, функционирующие на базе циркуляционных насосов.
В силу перечисленных недостатков отопительная система с естественной циркуляцией воды зачастую оказывается малоэффективной и экономически невыгодной.
В системе традиционного отопления с принудительной циркуляцией движение теплоносителя происходит под действием специального агрегата - циркуляционного насоса. Насос обеспечивает постоянную циркуляцию теплоносителя по замкнутой отопительной системе. Прибор подключают к обратной магистрали, что способствует продлению срока службы деталей, взаимодействующих с нагретой водой. К обратной же магистрали подсоединяют и расширительный бак, о котором речь пойдет ниже, в отдельной главе.
Использование циркуляционного насоса позволяет значительно увеличить протяженность трубопровода, что особенно актуально для отопления многоэтажных коттеджей и жилых домов, и применять новые схемные решения отопительной системы. Однако использовать циркуляционные насосы можно только в условиях бесперебойной подачи электроэнергии, так как они работают от сети.
Благодаря работе циркуляционного насоса отопительная си стема с принудительной циркуляцией теплоносителя обладает рядом достоинств:
1. более полной теплоотдачей (по сравнению с системой с естественной циркуляцией воды);
2. отсутствием потерь теплоносителя на испарение;
3. возможностью использования труб небольшого диаметра, что значительно сокращает расход строительных материалов и облегчает монтаж системы;
4. небольшой разницей температуры нагретого и охлажденного теплоносителя, что увеличивает срок службы водогрейного котла (из-за отсутствия необходимости перегревать воду);
5. возможностью регулировать мощности всей системы отопления и температуры воздуха в жилых помещениях, что обеспечивает более высокую степень комфорта. В целом отопительная система с принудительной циркуляцией теплоносителя более удобна в эксплуатации, да и качество такой системы выше.
Лучше поручить выбор циркуляционного насоса специалисту. Если это по каким-то причинам невозможно, следует учесть, что хороший циркуляционный насос должен соответствовать следующим требованиям:
1. низкое энергопотребление;
2. высокая надежность работы без технического обслуживания;
3. длительный срок службы.
Для отопления дома площадью менее 250 м2 рекомендуют циркуляционные насосы с максимальной производительностью до 3,5 м3/ч и максимальным напором до 0,4 атм. Для отопления дома площадью от 250 м2 до 350 м2 рекомендуются насосы с максимальной производительностью до 4,5 м3/ч и максимальным напором до 0,6 атм. Для отопления же здания площадью от 350 м2 до 800 м2 рекомендуются насосы с максимальной производительностью до 11 м3/ч и максимальным напором до 0,8 атм. Более точный расчет мощности циркуляционного насоса производится с учетом: - диаметра труб; - общей протяженности трубопровода; - материала, из которого изготовлены трубы; - количества и типа отопительных приборов; - вида автоматики (при ее наличии).
Грамотно подобранный циркуляционный насос будет работать без перебоев на протяжении всего отопительного сезона. При этом на полную мощность насос будет функционировать всего 10 дней в году. В остальные дни мощность насоса может постоянно меняться, вручную или автоматически. Циркуляционные насосы с электронной регулировкой частоты вращения двигателя (так называемые "регулируемые насосы") позволяют снизить энергозатраты в среднем на 40 %, избежать появления шума в трубопроводах и терморегуляторах, а также увеличить срок службы прибора. Такой насос автоматически меняет частоту вращения двигателя в зависимости от потребности отопительной системы. При этом требуемый напор насоса, равный гидравлическому сопротивлению системы водяного отопления, остается постоянным. Еще недавно регулируемые насосы стоили вдвое дороже традиционных циркуляционных насосов. Однако компания "Grundfos" выпустила насосы Alpha с электронной регулировкой, стоимость которого не намного выше стоимости традиционного насоса. В отличие от прочих регулируемых насосов Alpha не нуждается в дополнительной настройке перед пуском в эксплуатацию.
Приобретая циркуляционный насос, имейте в виду, что он не может работать в условиях скопления воздуха в теплоносителе. Поэтому в системе с принудительной циркуляцией теплоносителя необходимо предусмотреть установку автоматических воздухоотводчиков. В настоящее время на российском рынке широко представлены циркуляционные насосы отечественного и зарубежного производства. Среди российских циркуляционных насосов наиболее популярны малошумные диагональные насосы типа ЦНИПС или ЦВЦ, которые объединены в единый блок с электродвигателем и закрепляют непосредственно на трубах, и многочисленные циркуляционные насосы семейства Тном.
Современные циркуляционные насосы импортного производства - это преимущественно бесшумные бессальниковые устройства, оборудованные двигателем с "мокрым" ротором, расположенным в теплоносителе и отделенным от статора тонкой защитной гильзой. Обладая небольшими габаритными размерами и малым весом, бессальниковый насос крепят на трубопроводах без дополнительной опоры.
Мировым лидером по производству насосов считается немецкая компания "Grundfos". Циркуляционные насосы этой фирмы изготавливают из чугуна, с рабочим колесом из нержавеющей стали или высокопрочного композитного материала. Гильза, защищающая статор, - также из не-ржавеющей стали. Подшипники из керамики обеспечивают продолжительный срок службы. Большинство насосов "Grundfos" имеют функцию деблокирования, обеспечивающую работу насоса в режиме коротких включений/выключений при попадании в насос посторонних частиц и при пуске прибора после длительного периода бездействия. Вообще, циркуляционные насосы "Grundfos" считают самыми надежными насосами в мире.
