Схемы отопительных систем с одним котлом

Для начала рассмотрим систему отопления на основе популярных настенных двухконтурных котлов мощностью до 35 кВт, в которых второй контур направлен на обеспечение горячего водоснабжения. В этих котлах предусмотрено четыре патрубка: два из которых подсоединяются к системе отопления, а два других на горячее водоснабжение. В котле имеются свой циркуляционный насос и расширительный бак и казалось бы, что достаточно просто смонтировать котел на стену, подвести к нему газ, присоединить трубы водопровода, горячего водоснабжения и отопления, и можно запускать систему. И это действительно так, но только при наличии одного отопительного контура, например, радиаторного. Но что нужно сделать, если кроме отопительного контура в доме еще хочется иметь «теплые полы», благо, мощность котла позволяет?

Температура теплоносителя в системе отопления и системе «теплых полов» различная, поэтому просто присоединить две различные системы отопления с помощью тройников к патрубку подачи из котла можно, но нужно придумывать схему выравнивания перепадов давлений в двух разных кольцах отопления. В принципе, это не так сложно, но не владея инженерными знаниями в области теплотехники, можно поступить проще — использовать систему первично-вторичных колец с гидроколлектором, который в этом случае выступает еще и в качестве гидровыравнивателя давления. Этот прием широко известен в теплотехнике, такой выравниватель называют «стрелкой». «Стрелка» обеспечивает постоянный расход теплоносителя через котел, что благоприятно сказывается на его долгосрочной работе.

Берем готовый гидроколлектор, например, «элемент-Микро» от фирмы «Гидромонтаж» и присоединяем его к котлу, а на выходные патрубки «сажаем» радиаторную систему отопления и систему «теплых полов» (рис. 54). Вот и вся обвязка котла.

Рис. 54. Схема обвязки настенного котла

При необходимости устройства нескольких контуров «теплых полов» к гидроколлектору присоединяется еще и обычный коллектор (рис. 55), главное, чтобы суммарный расход теплоносителя во вторичных кольцах не превышал расход в котле. Другими словами, котел может выдать полную мощность своим насосом, вращая горячую воду по первичному кольцу (по гидроколлектору и собственному контуру), а потребители (вторичные кольца) не должны откачивать из гидроколлектора больше горячей воды, чем он может дать. В противном случае, вода в контурах, конечно, будет присутствовать, но котел не успеет ее нагреть. Расчет мощности вторичных колец производится по объему теплоносителя, заданием скорости движения теплоносителя в отопительных контурах, подбором длины и внутреннего диаметра труб. Сумма всех объемов теплоносителя, протекающего по вторичным кольцам за один час, не должна превышать объема теплоносителя, выдаваемого котлом за тот же час.

Рис. 55. Увеличение количества потребителей на обвязку настенного котла

Если используется котел попроще, например, напольный, в котором нет контура горячего водоснабжения, расширительного бака, автоматического воздухоотводчика и циркуляционного насоса, то в схему отопления должны быть включены эти приборы (рис. 56).


Рис. 56. Система отопления с вертикальным гидроколлектором

При увеличении числа потребителей и эта схема может быть изменена включением в ее цепь обычных коллекторов (рис. 57). Обратите внимание, что и в этом случае, как в случае со схемой, изображенной на рисунке 55, количество вторичных колец не было увеличено, оно осталось прежним. Одно из вторичных колец было просто заменено на двухтрубную коллекторную систему. Именно такое сочетание систем отопления с первично-вторичными кольцами и обычных систем отопления (коллекторных, двух- или однотрубных) и называется комбинированной системой отопления.

Рис. 57. Система отопления с вертикальным гидроколлектором с увеличением количества потребителей

Как будут работать комбинированные системы? Предположим, что во вторичных кольцах четырех- или трехходовые смесители находятся в закрытом положении, то есть вторичные кольца не посылают запроса на теплоноситель. В этом случае теплоноситель нагревается в котле и понуждаемый циркуляционным насосом «крутится» в первичном кольце — гидроколлекторе. Вода поступает в котел примерно той же температуры, что и вышла из него. Это очень хорошо сказывается на работе котла: нет термического удара, нет большого перепада давления. Все современные котлы снабжаются автоматикой, измеряющей температуру теплоносителя на подаче, так как вода приходит в котел горячей, то подогревать ее почти не надо. Автоматика отдает приказ на горелку котла и он снижает высоту пламени или совсем выключает горелку. Котел работает в экономичном режиме. Далее, теплоноситель, циркулирующий по вторичному кольцу, остывает и смеситель открывается — последовала команда на запрос тепла. Циркуляционный насос вторичного кольца через смеситель начинает откачивать горячую воду из гидроколлектора и сбрасывать в него охлажденную. Обратка, смешиваясь с водой в гидроколлекторе, поступает в котел. Датчик температуры на котле фиксирует понижение температуры и тут же увеличивает пламя горелки. Таким образом, чем больше будет запросов на тепло со стороны вторичных колец, тем сильнее котел станет нагревать воду и, наоборот, при отсутствии запросов на тепло — котел переходит в экономичный режим, вплоть до полного отключения горелки.

Для напольных котлов мощностью до 50 кВт можно использовать гидроколлектор «Компакт» фирмы «Гидромонтаж», смонтированный на специальном стальном модуле, который прикрепляют к стене и полу (рис. 58). В этой схеме используется «удлиняемое» первичное кольцо с мягким приоритетом горячего водонагревания. Когда бойлер наполнен горячей водой, четырехходовой смеситель находится в закрытом положении, теплоноситель, подгоняемый циркуляционным насосом первичного кольца, протекает по обеим секциям гидроколлектора и возвращается в котел. При включении водоразбора горячей воды бойлер посылает запрос на тепло и смеситель открывается, таким образом первичное кольцо как бы удлиняется и уже включает в себя бойлер. Автоматика бойлера настроена таким образом, что позволяет настраивать водоподогрев на «жесткий», «мягкий» и «параллельный» режим. Другими словами, при «удлинении» первичного кольца бойлер может иметь приоритет над другими потребителями тепла или работать параллельно с ними.

Рис. 58. Система отопления с горизонтальным гидроколлектором. Модуль «ГидроЛОГО–Компакт» с установленной системой автоматики и насосно-смесительными группами

Как и предыдущие схемы, отопительная система на гидроколлекторах «компакт» может быть расширена для подключения дополнительных потребителей (рис. 59). Для этого к гидроколлектору могут быть присоединены специальные вставки или обычные коллекторы по двухтрубной схеме. При необходимости стандартная схема может быть не расширена, а наоборот, уменьшена.

Рис. 59. Наращивание и укорачивание системы отопления на гидроколлекторах «ГидроЛОГО–Компакт»

Согласитесь, что схемой, рассчитанной на мощность котла до 50 кВт, способной отопить дом площадью до 500 м?, воспользуются далеко не все. Однако необходимо пояснить, что гидроколлекторы, рассчитанные на такую мощность, можно применять на меньших тепловых нагрузках. Но еще раз повторимся, что покупке гидроколлекторов необходимо сравнивать их живое сечение с расходом теплоносителя от котла, так чтобы скорость движения воды по коллектору была в нормированных пределах. Для слабых котлов коллектор должен быть выбран поменьше, для мощных — побольше. Например, для котла производительностью 30 кВт расход теплоносителя составляет 1,8 м?/ч (30 л/мин), если принять скорость движения теплоносителя по коллектору 0,3 м/с, то живое сечение коллектора должно составить: fжс = Q/(3600?V) = 1,8/(3600?0,3) = (м?/ч)/(м/с) = 1,8?(100? см?/ч)/3600?0,3?(100 см/с) = 1800000/108000 = (см?/с)/(см/с) = 16 см?, это может быть короб с размерами 2?8 или, например, 3?5,5 см. Если коллектор такого же сечения принять для котла мощностью 50 кВт, то скорость движения жидкости в нем составит (вычисления пропустим) 5,2 м/с, то есть сечения данного коллектора маловато и он должен быть увеличен. Но если мощность котла будет меньше, например, 15 кВт, то скорость движения теплоносителя в коллекторе составит 0,26 м/с, что соответствует нормам — этот гидроколлектор пригоден для котла данной мощности.

Рис. 60. Система отопления с горизонтальным гидроколлектором. Модуль «ГидроЛОГО–Компромисс» с установленной системой автоматики и насосно-смесительными группами

В отопительных системах мощностью более 50 кВт в схему (рис. 60) трубной разводки в обязательном порядке устанавливается выравниватель давления (другие названия: гидроразделитель или «стрелка»). В этой схеме первичное кольцо состоит из контура котла и гидровыравнивателя, в котором циркулирует теплоноситель под действием насоса котла. Гидровыравниватель (рис. 61 обеспечивает беспрепятственную гарантированную циркуляцию через котёл, а также торможение потока и уменьшение перепада давления между прямой и обратной магистралями коллектора. При запросе тепла от потребителей теплоноситель циркулирует через котёл, гидровыравниватель, гидроколлектор и соответствующее кольцо потребителя. Отбор тепла вторичными кольцами происходит из верхней камеры коллектора.

Рис. 61. Гидровыравниватель

Для мощных отопительных систем с котлами от 50 кВт применяются гидровыравниватели с разделяющими сетками и магнитными пластинками. Горячий теплоноситель от подающей трубы котла, побуждаемый первичным циркуляционным насосом, затекает в гидровыравниватель и, сталкиваясь с перегородкой, попадает в верхнюю часть корпуса. Здесь находится еще одна перегородка, сепарирующая теплоноситель, отделяя от него воздух. Далее горячая вода смешивается с охлажденной, пришедшей от потребителей, и подается в систему отопления. Теплоноситель, пришедший из системы отопления, сталкивается с магнитными пластинами, которые притягивают к себе частички металла и служат тормозом для охлажденной воды, здесь вода притормаживает свое течение и сбрасывает в осадок шлам. Здесь же происходит и подмешивание к охлажденной воде обратки горячей воды от подачи котла — подогретый теплоноситель обратки попадает в котел. Таким образом, гидровыравниватель одновременно служит сепаратором воздуха, смесителем, тормозом и отстойником.

Для слабых систем отопления, до 50 кВт, применяется гидровыравниватель не менее функциональный, но более простой конструкции. Это, как правило, емкость прямоугольной формы с площадью живого сечения, обеспечивающей снижение скорости теплоносителя от 0,2 до 0,4 м/с. Благодаря низкой скорости из теплоносителя выпадает шлам и оседает на дне гидровыравнивателя и высвобождается воздух, который стравливается автоматическими воздухоотводчиками. По центру гидровыравнивателя (в камере смешивания) устанавливаются 1–3 перфорированных перегородки, без герметичного проваривания по периметру. Если разрезать такой гидровыравниватель, то он очень сильно напоминает автомобильный глушитель, да и работает, примерно, также.

Одной из наиболее популярных конструкций на основе гидроколлекторов является схема на двух полукольцах (рис. 62), являющаяся развитием схемы, изображенной на рисунке 56. Система отопления на двух полукольцах позволяет расширить число потребителей (вторичных колец), но с условием, что нагрузки на полукольцах будут примерно одинаковыми. Схема применяется с котлами любых мощностей, если одного котла мало, то можно включить в схему второй котел.

Рис. 62. Схема отопления из двух полуколец

Включением в схему отопления двух и более котлов можно преследовать цель не только наращивания отопительной мощи, но и снижения энергопотребления. Вместо одного котла мощностью в 55 кВт можно установить два котла, например, по 25 и 30 кВт или три котла: два по 20 кВт и один — 15 кВт. Тогда в любой день в году в системе могут работать менее мощные котлы, а при пиковой нагрузке включаться все.

Источник: "Отопление дома. Расчет и монтаж систем " 2011. Савельев А.А.

По материалам сайта: http://mainstro.ru