Как нагнать давление в системе отопления?

Давление в системе отопления

Давление в системе отопления – явление в первую очередь естественное и безусловное возникающее внутри контура, учитывая перепад высоты между нижней и верхней точкой контура. Примерно каждые 10 метров высоты соответствуют одной атмосфере избыточного статического давления внутри труб.

Кроме него есть динамическое давление, создаваемое циркуляционным насосом или конвекционными потоками в гравитационных системах отопления.

И все же в реальных условиях давление в системе отопления в частном доме намеренно повышают, ведь это позволяет снизить гидродинамическое сопротивление труб и радиаторов, препятствует попаданию воздуха внутрь, который может полностью остановить циркуляцию теплоносителя. Остается выяснить, каким должно быть параметр и что от этого зависит.

С помощью манометра регистрируется избыточное давление в трубах свыше естественного атмосферного и именно с ним предстоит оперировать в дальнейшем для диагностики и настройки системы отопления.

1. Почему скачет
2. Какое должно быть рабочее давление
3. Падение давления
4. Как поднять

Давление в системе отопления, его нормализация, причины изменения

Давление в системе отопления должно быть в норме – 1,5 – 2,0 атмосферы для частных домов высотностью до 2 этажей. Если давление отличается от указанных пределов, систему нужно «лечить».

В данной статье разберем нюансы работы системы отопления и оборудования котельной. Определимся какое давление нужно поддерживать, как его устанавливать, от чего оно зависит… Вероятно приведенный материал поможет читателям в вопросах связанных с работоспособностью системы отопления и применением оборудования.

Какое давление в системе отопления должно быть

В малоэтажных частных домах рабочее давление системы отопления составляет около 2 атмосфер. Чаще 1,5 – 2,0 атмосферы. Максимальный подъем давления допускается до 3 атмосфер, а выше – должен срабатывать аварийный клапан.

В высотных домах норма давления в пределах 5 – 10 атм. Чаще – 5 – 8 атм. Максимум, на что рассчитаны радиаторы отопления в квартирах высотных домов – 12 атм.

Такое же давление — 12 атм, может находиться и в магистральных трубах теплосетей.

В высотных зданиях на стояках отопления для снижения давления устанавливаются гидравлические редукторы.

Почему давление повышается

Согласно законам физики, при нагреве жидкости или газа их объем увеличивается. Поэтому, если жидкость находится в закрытой системе отопления, то ее давление с ростом температуры будет увеличиваться.

Жидкость не может значительно сжиматься так как газ. Если пространство закрытое, то может произойти большой скачок давления и оболочку разорвет.

В «неправильной» системе отопления закрытого типа так и происходит – разрушается самое слабое звено, например, теплообменник котла, и жидкость находит путь наружу.

В открытых системах отопления – с самотечным движением жидкости (в которых открытый расширительный бак) давление при нагреве не повышается. Оно там задается высотой водяного столба – обычно на 1 – 2 этажа – соответственно до 1 атм. «Лишняя» жидкость просто уходит в бак или сбегает в канализацию.
Но в закрытых системах применяются другое специальное оборудование.

Как нормализуют ситуацию

Чтобы не произошло опасного повышения давления при нагреве теплоносителя, в закрытые системы (с принудительной циркуляцией жидкости), включают обязательные элементы:

• Расширительный бак – закрытый сосуд, частично заполненный воздухом, который способен значительно сжиматься при повышении давления, освобождая объем для «несжимаемой» жидкости.
• Предохранительный клапан – прибор открывающий сброс жидкости из системы, если давление в ней достигло установленного максимального давления – обычно 3атм.
• Манометр – прибор измеряющий и указывающий давление жидкости или газа. Его показаниями руководствуются и при заливке, закачивании системы, контроле работы…

Такое же оборудование должно устанавливаться и на систему горячего водоснабжения в частных домах, в составе которых находится бойлер косвенного нагрева.

Какой объем у расширительного бака

Недопустимо применять расширительный бак меньшего объема, чем 1/10 от всей системы отопления.
Впрочем, для профессионального расчета объема расширительного бака существует специальная методика. Но на бытовом уровне решается так – не меньше чем 1:10 от залитого в систему отопления теплоносителя. Тогда расширительный бак может компенсировать увеличения объема жидкости от ее нагрева без проблем.

Как узнать, сколько в системе теплоносителя?
Остается только вооружиться геометрическими формулам и справочными данными по применяемому оборудованию. Но на практике, при создании отопления своими руками, без проекта, объем просто считают ведрами при первичной заливке. После чего уже и приобретают подходящий расширительный бачок.

Почему давление в системе отопления снижается

Давление в системе отопления постоянно понижается от первоначального заданного значения. Это понижение может быть весьма малым и не заметным по приборам (манометрам). Или может понижаться значительно.

Большое уменьшение давление может происходить по двум причинам:

• После заливки жидкости в системе отопления находится воздух. Он будет постепенно стравливаться через автоматические воздухоотводчики (должны присутствовать). Уменьшение давление при этом должно компенсироваться подливкой нового теплоносителя.
• В системе отопления находится течь, теплоноситель уходит. Но может быть и утечка воздуха из замкнутого расширительного бака.

Не допускается делать автоматическую подпитку водой системы отопления при уменьшении давления. Если присутствует течь, то вода в системе будет постоянно обновляться, что приведет к значительному осадку и выходу всей системы из строя.

Как найти течь в системе отопления

Обычно течь теплоносителя возникает на стыках из-за некачественного монтажа. Достаточно внимательно осмотреть систему и обратить внимание на потеки и рыжие отметины (осадок из воды). Ремонт по «диагнозу».

Но иногда визуально обнаружить трудно. Тогда ищут на слух, — систему сливают и заполняют воздухом под давлением. Характерный свист укажет, где находится «дырочка».

Можно использовать и специальное оборудование — сканер избыточной влажности.

Нужно не забыть и о котле. Наличие течи в теплообменнике, через маленькие трещинки – не редкое явление. Обнаружить «на ходу» не получится – теплоноситель тут же испаряется и уходит вместе с газами. Проверяется при остановленном котле.

Не желательно узлы стыковок располагать в недоступных для осмотра и ремонт местах.
Ознакомьтесь, — Проблема монтажа полипропиленовых трубопроводов – как правильно паять трубы.

Как установить давление в системе отопления

Начальное давление в системе отопления устанавливается путем накачивания расширительного бака воздухом, при холодном теплоносителе.
Расширительный бак наполняется воздухом до создания давления в 1,3 – 1,5 атм.
Соответственно, при нагреве, если объем бака подобран правильно, давление может достигать – 2,0 атм.

Расширительный бак оснащен обычным воздушным золотником, как и на автомобиле, и может быть накачан автомобильным насосом или компрессором.

Мы рассмотрели основные вопросы, связанные с давлением в системе отопления для частного дома. Также рекомендуется ознакомиться Как работает гидроаккумулятор и расширительный бак

Рекомендации по монтажу

Чтобы провести все ремонтные или наладочные процедуры, система отопления под давлением должна быть правильно собрана, основные условия грамотного монтажа:

• Обязательное присутствие над котлом арматурных устройств группы безопасности, состоящей из манометра, автоматического воздухоотводчика и спускного клапана. Указанные приборы требуются для настройки, развоздушивания и зашиты котла от избыточного давления.
• Наличие на всех радиаторных теплообменниках кранов Маевского, предназначенных для их развоздушивания, и терморегуляторов.
• Присутствие воздухоотводчика в высшей точке контура.
• Наличие байпаса в параллельной ветви с электронасосом, позволяющее производить его снятие с целью ремонта и проведения профилактических работ без слива теплоносителя.
• Установка циркуляционного электронасоса желательно с тремя скоростями — это позволяет оптимально отрегулировать нужную скорость движения теплового носителя.
• Также необходимы присутствие фильтров грубой очистки и периодические промывка контура. Это позволяет продлить срок службы всех узлов системы и позволит избежать многих неприятностей, связанных с забиванием каналов и фитингов сантехнической арматуры солевыми отложениями и прочей грязью.

Рис. 8 Группа безопасности котлового оборудования – пример монтажа и внешний вид

Поддерживать номинальное давление в системе отопления закрытого типа — одно из важных условий ее нормального функционирования, для контроля за показаниями в контуре имеется манометр. Любые отклонения от номинальных значений за пределы рабочего диапазона означают какие-либо неисправности, для их устранения существует ряд методов, как поднять давление в системе отопления или наоборот, снизить его показатели.

Как рассчитать

Вычисление напора в отопительной системе необходимо по двум причинам: для обеспечения циркуляции теплоносителя и для предотвращения разгерметизации некоторых элементов контура вследствие превышения их рабочего давления.

Справка. Максимальное рабочее давление указывается на самих компонентах или в паспорте к ним. Например, для полипропиленовых труб это 4—6 атм, для многих чугунных радиаторов — 5 атм. Расчётный напор не должен превышать допустимого напора самого «слабого звена» отопительного контура.

Чтобы теплоноситель передвигался по трубопроводу, необходимо создать динамическое давление больше статического:

• В схеме с естественной циркуляцией — немного превышает уровень статического.
• При принудительной циркуляции, динамическое значение должно быть как можно больше статического для получения максимального КПД.

Для определения гидростатического давления подойдёт формула p = ρgh, или, упрощая для воды — p = 10000h, где h — высота водяного столба в отопительной системе.

Рабочее давление определяется как сумма статического давления на заданной высоте контура и динамического, создаваемого насосом или процессом конвекции. Максимальное воздействие на трубы создаётся в самой нижней точке системы, в верхней же оно минимально.

Ограничения

Все современные трубы и радиаторы отопления имеют заявленное рабочее давление в котле отопления от 6 атм. То, из-за чего параметры автономного отопления не поднимают хотя бы до 5 бар, имеет свои объяснения.

Причины, на что влияет давление в системе отопления:

1. Если поднять давление в контуре, это не принесет никаких дивидендов. Высоту водяного столба используют только при заполнении пустой системы. Несложный подсчет показывает, что если избыточное давление будет иметь показатель 1,5 атм., это спровоцирует поднятие воды на 15 м. Учитывая законодательные ограничения по высоте частных построек (три этажа), этого более чем достаточно.
2. Непредвиденные ситуации (гидроудары или скачки давления из-за поломки предохранительного клапана). Запас прочности батарей и труб в подобных ситуациях позволяет избежать серьезных аварий.
3. Нужно понимать, что указанная производителем прочность и срок службы труб не всегда соответствует действительности. В первую очередь имеются в виду популярные в частном строительстве изделия из пластика. В режиме повышенной температуры наблюдается уменьшение заявленных характеристик.

Только комнатная температура позволяет полипропиленовым трубам PN25 точно подтвердить заявленные 25 атм. и срок службы в 50 лет. Если повысить температуру до 90 градусов, скачок рабочего давления в закрытой системе отопления до 7-9 атм. может послужить причиной разрушения трубопровода. Это не всегда приводит к серьезным протечкам, однако этот момент следует обязательно учесть.

Как поднять или снизить давление в отопительной системе?

Иногда во время эксплуатации в сети возникает большой перепад давления, что приводит к ее неработоспособности. Зная причины, из-за чего это случается, можно найти и способ устранения:

• растрескивание мембраны расширительного бака. В одних моделях есть возможность поменять мембрану, в противном случае емкость меняется полностью;
• неверно выполнен расчет давления в расширительном баке отопительной системы или его вместительность. Она должна составлять десятую часть от объема теплоносителя во всей сети, а давление газа за мембраной бака – на 0.2 Бар ниже системного;
• сильное засорение грязевика;
• наличие воздушных пробок. Часто бывает, что снизить давление удается с помощью мероприятий по удалению воздуха либо заменив автоматический воздухоотводчик;
• потеря герметичности арматуры, отделяющей систему от водопровода подпитки. С той стороны напор сильнее и вода извне бесконтрольно пополняет отопительную сеть;
• выход из строя автоматики котла;

В свою очередь, падение давления в отопительной системе происходит по таким причинам:

• неплотность соединений, протечки;
• скрытая утечка в двухконтурном котле, когда вода уходит в сеть ГВС через неисправный клапан;
• трещина в теплообменнике котла;
• вышел из строя регулятор давления.

В действительности причин может быть множество и зачастую обнаружить их не так просто, надо иметь практический опыт. Если найти неисправность не удается, надо обращаться за помощью к специалисту, имеющему все необходимое оборудование.

Давление в открытой системе отопления

В отличие от закрытого теплового контура правильно построенная открытая отопительная система не требует балансировки с годами эксплуатации – она саморегулируемая. Работа котла и статическое давление обеспечивают постоянную циркуляцию воды в системе.

Плотность нагретой воды, следующей по подающему стояку, ниже плотности охлажденного теплоносителя. Горячая вода стремится занять максимально высокую точку контура, а охлажденная – оказаться в самом его низу.

Давление, развиваемое столбом воды в подающем стояке, способствует циркуляции теплоносителя и компенсирует сопротивление, имеющееся в трубопроводе контура. Его вызывает трение воды о внутреннюю поверхность труб, а также местные сопротивления (повороты и ответвления трубопровода, котел, арматура).

Кстати, трубы повышенного диаметра используются для сборки открытой отопительной системы именно с целью снижения трения.

Чтобы понять, как повысить давление в открытой системе отопления, нужно сначала понять принцип достижения циркуляционного напора в тепловом контуре.

• Р_ц – напор циркуляционный;
• h – вертикальная дистанция между центрами котла и нижнего отопительного радиатора;
• р_г – плотность прогретого теплоносителя;
• р_о – плотность охлажденного теплоносителя.

Статическое давление будет выше, если расстояние между центральными осями котла и ближайшей к нему батареи будет как можно более значительным. Соответственно, интенсивность циркуляции теплоносителя окажется выше.

Чтобы достичь максимально возможного давления в отопительном контуре, необходимо опустить котел максимально низко – в подвал.

Вторая причина падения давление в открытой системе отопления связана с ее саморегуляцией. При изменении температуры нагрева теплоносителя меняется интенсивность его расхода. Повышая нагрев воды для теплового контура в холодные зимние дни, хозяева резко снижают ее плотность.

Однако при прохождении через отопительные радиаторы, вода отдает тепло комнатной атмосфере, при этом ее плотность увеличивается. А по формуле, представленной выше, высокая разность плотностей горячей и охлажденной воды способствует наращиванию циркуляционного напора.

Чем сильнее прогрет теплоноситель и чем холоднее в помещениях дома, тем более высоким будет давление в системе. Однако после того как атмосфера помещений прогреется и теплоотдача радиаторов снизится, давление в открытой системе упадет – сократится разница между температурой воды на подаче и на обратке.

Балансировка двухконтурной открытой теплосистемы

Гравитационные отопительные системы выполняются с одним или несколькими контурами. При этом протяженность каждого закольцованного трубопровода по горизонтали не должна превышать 30 м.

Но для достижения оптимального давления и напора в открытой системе с естественным движением теплоносителя лучше выполнять трубопроводы еще короче – менее 25 м. Тогда воде будет проще бороться с гидравлическим сопротивлением. В контуре с несколькими кольцами, помимо ограничения длины, следует соблюдать условие для отопительных радиаторов – число секций во всех кольцах должно быть примерно равным.

Балансировка горизонтальных колец, входящих в вертикальный контур, требуется на этапе проектирования отопительной системы. Если гидравлическое сопротивление какого-либо кольца окажется выше, чем у остальных – статического давления в нем будет недостаточно и напор практически прекратится.

Чтобы поддерживать необходимое давление в двухконтурной отопительной системе, требуется уменьшить сечение труб на подходе к радиаторам. Можно также установить перед радиаторами вентили, выполняющие терморегуляцию (ручные или автоматические).

Сбалансировать двухконтурную систему открытого типа можно:

• Вручную. Запускаем систему отопления, следом меряем температуру атмосферы каждого отапливаемого помещения. Где она выше – прикручиваем вентиль, где ниже – раскручиваем. Чтобы настроить тепловой баланс, придется выполнить температурные замеры и регулировку вентилей несколько раз;
• Используя термостатические вентили. Балансировка происходит практически самостоятельно, нужно только выставить желаемую температуру в каждой комнате на рукоятках вентилей. Каждый такой прибор будет управлять подачей теплоносителя в радиатор сам, увеличивая или уменьшая подачу теплоносителя.

Особенно важно, чтобы величина общего гидравлического сопротивления отопительной системы (всех колец в составе контуров) не оказалась выше значения циркуляционного напора. Иначе прогрев теплоносителя и попытки балансировки системы не улучшат циркуляцию.

Циркуляционный насос для открытой теплосистемы

Случается, что меры по балансировке отопительного контура гравитационной системы эффекта не дают. Не все причины низкого давления решаются настройкой – выбор неверного диаметра труб не исправить без полной реконструкции контура.

Тогда, чтобы повысить давление и улучшить движение воды без значительной переделки отопления, в систему монтируется циркуляционный насос или повысительное насосное устройство. Единственное, что потребует его установка – перенос расширительного бачка или его замена на мембранный экспанзомат (закрытый бачок).

Энергопотребление циркуляционных насосов не превышает 100 Вт. Поэтому опасаться, что он вытолкнет теплоноситель из контура, не нужно.

Объем воды в отопительной системе более-менее постоянен, при условии контроля за наполнением открытого контура. Поэтому сколько бы воды циркуляционный насос не протолкнул по контуру перед собой, столько же поступит в него с обратной трубы.

Доводя давление в тепловой системе до необходимого, насос позволит удлинить ее, сократить диаметр трубопровода и достичь баланса контура при высоком гидравлическом сопротивлении.

Зачем поднимать давление

Напор в подающей магистрали выше, чем в обратной линии. Этот перепад характеризует эффективность работы отопления следующим образом:

1. Небольшой перепад между подачей и обраткой дает понять, что теплоноситель успешно преодолевает все сопротивления и отдает расчетное количество энергии помещениям.
2. Повышенный перепад давления указывает на увеличенное сопротивление участка, снижение скорости течения и чрезмерное охлаждение. То есть, наблюдается недостаточный расход воды и теплоотдача в комнаты.

Для справки. Согласно нормативам, оптимальная разность напора в подающем и обратном трубопроводе должна лежать в пределах 0.05—0.1 Bar, максимум – 0.2 Bar. Если показания 2 манометров, установленных на магистрали, отличаются больше, то система спроектирована неправильно либо нуждается в ремонте (промывке).

Чтобы избежать высокого перепада на длинных ветвях теплоснабжения с большим количеством батарей, оснащенных термостатическими вентилями, в начале магистрали устанавливается автоматический регулятор расхода, как показано на схеме.

Итак, избыточное давление в закрытой отопительной сети создается по таким причинам:

• для обеспечения принудительного движения теплоносителя с нужной скоростью и расходом;
• чтобы контролировать состояние системы по манометру и вовремя ее подпитывать либо ремонтировать;
• теплоноситель под давлением разогревается быстрее, а в случае аварийного перегрева закипает при более высокой температуре.

Нас интересует пункт второй списка – показания манометра как характеристика исправности и работоспособности системы отопления. Именно они интересуют домовладельцев и хозяев квартир, занимающихся самостоятельным обслуживанием домашних коммуникаций и оборудования.

Давление в отопительной системе многоэтажного дома

В многоэтажных зданиях обычно статическое давление теплоносителя высокое. Чем выше высота дома, тем выше давление. Чтобы его преодолеть необходимо, применять мощные насосы с сухим ротором. Чтобы преодолеть подъем нужно 3 Бар и 2 Бар на трение с местным сопротивлением. В подвальных теплопунктах устанавливаются манометры. На них указываются значение 4-7 Бар.

В подающей магистрали часто бывает давление от 12 до 15 бар. Это зависит от длины трассы до ближайшей ТЭЦ.

В многоквартирных домах с централизованным отоплением не смысла измерять или понижать давление в системе. Даже при снятии показаний манометра вы не получите результат. Так как в разных квартирах на разных этажах будут разные показатели. Единственные вопросы у хозяев могут быть о сроке службы батарей отопления и о качестве работы системы. В многоэтажных домах не рекомендуется устанавливать чугунные радиаторы, так как они выдерживают не более 6 Бар.

Проверка герметичности

Чтобы отопление было надежным, после установки его проверяют на герметичность (испытывают давлением).

Провести это можно сразу на всей конструкции или ее отдельных элементах. Если проводится частичное испытание давлением, то после его окончания нужно проверить всю систему в целом на наличие протечек.
Вне зависимости от того, какая система отопления установлена (открытая или закрытая), последовательность работ будет практически одинаковой.

Подготовка

Пробным считается давление, в 1,5 раза превышающее рабочее. Но этого недостаточно, чтобы полностью обнаружить утечку теплоносителя. Трубы и муфты могут выдержать до 25 атмосфер, поэтому и проверку системы отопления лучше проводить под таким давлением.

Соответствующие показатели создают ручным насосом. Воздуха в трубах быть не должно: даже малое его количество исказит показатели герметичности трубопровода.

Наивысшее давление будет в самом низком месте системы, там устанавливают монометр (точность отсчета 0,01 МПа).

1 этап — испытание в холодном виде

В продолжение получаса в заполненной водой системе увеличивают давление до начальных показателей. Делают это два раза, через каждые 10-15 минут. Еще полчаса падение продолжится, но без превышения отметки 0,06 МПа, а по прошествии двух часов – 0,02 МПа.

В конце проверки трубопровод осматривают на наличие протечек.

2 этап — горячая проверка

Первый этап успешно завершен, можно приступать к проверке герметичности в горячем виде. Для этого подключают прибор отопления, чаще всего это котел. Устанавливают максимальные рабочие показатели, они не должны быть больше расчетных значений.

Дома предварительно прогревают не меньше 72 часов. Испытание пройдено, если не обнаружено утечки воды.

Трубопровод из пластика

Пластиковая отопительная система проверяется при одинаковой температуре теплоносителя в трубопроводе и окружения. Изменение этих значений приведет к росту напора, но на самом деле в системе есть утечка воды.
Полчаса давление выдерживают в значении, в полтора раза превышающем нормативное. Если необходимо, его слегка подкачивают.

Через 30 минут резко понижают давление до показаний, равных половине рабочего, и удерживают их полтора часа. Если показатели начали расти, значит, трубы расширяются, конструкция герметична.

Часто мастера при проверке системы несколько раз делают перепад давления, то повышая, то снижая его, чтобы это напоминало обычные, повседневные условия работы. Такой способ поможет выявить негерметичные соединения.

Проверка воздухом

Многоэтажные дома проходят испытание герметичности осенью. Вместо жидкости в таких случаях могут применять воздух. Результаты проверки отличаются небольшой неточностью из-за того, что происходит сначала нагрев воздуха при сжатии, затем его охлаждение, что способствует падению давления. Увеличить этот параметр помогут компрессоры.

Последовательность проверки системы отопления проводят следующим образом:

1. Конструкцию заполняют воздухом (пробные показатели — 1,5 атмосферы).
2. Если слышится шипение, значит, есть дефекты, давление снижают до атмосферного и ликвидируют недостатки (для этого используют пенящееся вещество, его наносят на места соединений).
3. Трубопровод опять заполняют воздухом (давление – 1 атмосфера), держат 5 минут.

Если перепад давления не превысил 0,1 атмосферу, то система отопления полностью герметична.

Подводя итог

Чтобы обеспечить эффективную и нормальную работу системы отопления дома, нужно обращать внимание как на мощность и установку батарей отопления и котла, так и рассчитать объем расширительного бачка, который используется для нормализации давления. Обращать внимание нужно и на то, какие неисправности могут появиться в системе, какие меры предпринимаются для их устранения. Если отопление правильно отрегулировать, то понадобится лишь регулярное обслуживание и профилактические работы.