Выбор сечения байпаса при установке циркуляционного насоса

Виды байпаса в системе отопления.

Нерегулируемая обводная труба

Стандартная труба без добавочных элементов. Течение теплоносителя по такой трубе проходит в свободном режиме. Байпасы данного типа обычно применяют при установке батарей. При монтаже данного вида обводной трубы стоит помнить о том, что жидкость из двух труб выберет ту, у которой больше диаметр (меньше гидравлическое сопротивление). Соответственно диаметр трубы вертикального байпаса не может превышать диаметр основной трубы.

При устройстве горизонтального байпаса его диаметр обычно равен диаметру главной трубы. Патрубок, идущий к отопительному прибору должен быть уже. Здесь действует закон о том, что среда с высокой температурой стремится наверх, благодаря меньшему удельному весу.

Байпас с ручным управлением

Это труба с вмонтированным в неё шаровым краном. Выбор именно данного типа крана обусловлен тем, что в открытом положении он абсолютно не мешает току жидкости, а следовательно не оказывает дополнительного сопротивления. Подобный тип обводной трубы удобен в плане регулировки количества жидкости, идущей через неё. Стоит отметить то, что составные внутренние части шарового крана могут прикипать друг к другу. В следствие этого его нужно иногда просто проворачивать, для профилактики. Основное использование данный вид байпасов нашёл при монтаже батарей 1-но трубной магистрали и при обвязке гидронасосов.

Автоматический байпас

Нашёл применение в обвязке насоса гравитационной отопительной системы. Жидкость в подобной системе практически всегда циркулирует без участия устройства для перекачивания. В данном случае электронагнетатель монтируется в систему для повышения скорости тока теплоносителя. Благодаря этому уменьшаются потери тепла и увеличивается общий коэффициент полезного действия системы. Жидкость в подобном типе байпаса перенаправляется автоматически. Когда теплоноситель проходит через прибор, обводная труба автоматически закрывается. Во время остановки насоса из за различных причин (поломка, отключение питания и др.) жидкость перенаправляется в байпас. Существует несколько типов автоматических байпасов:

Инжекционный автоматический байпас

В основу инжекционного автоматического байпаса положен принцип гидроэлеватора. На главной магистрали устанавливается насосный узел расположенный на более узкой трубе обводки. Концы обводной трубы частично заходят в главную магистраль. Поступление жидкости во входной патрубок создаётся за счёт возникновения около него области разряжения. Эта область возникает за счёт насосного узла. Из выходного патрубка теплоноситель выходит под давлением с ускорением. За счёт этого обратное течение жидкости исключается. В том случае, если насосный узел не работает, вода самотёком идёт через байпас.

Варианты однотрубного отопления частного дома

Ниже показана простейшая схема с нижним подключением радиаторов.

Типовая однотрубная теплосистема частного дома.

Система относится к открытому типу – ее расширительный бачок 3 связан с атмосферой. Патрубок переливной 2 служит для выхода воздуха и слива воды при первичном заполнении схемы. Выше показана однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией, которую обеспечивает циркуляционный насос 4, установленный на «обратке» перед котлом. Это обусловлено тем, что температура жидкости в «обратке» ниже, чем в «подаче», а работа насоса при более низкой температуре перекачиваемого теплоносителя просто увеличивает его срок службы.

Предусмотрен подвод сетевой воды через фильтр 12 и вентиль подпитки 11 (через них производится и первичное заполнение системы). Сливают воду (для ремонта и по завершении отопительного сезона) через вентиль 5 и канализационный слив 10 при закрытом вентиле 11.

Применено нижнее подключение радиаторов 7, т.е. к трубам присоединены только их нижние коллекторы, а выходы верхних заглушены. В байпасы установлены устройства (обозначены на схеме литерой «а») для регулирования расхода (игольчатые вентили), но возможна и более простая схема без них. Она показана ниже и называется «ленинградской».

Схема «ленинградской» однотрубной системы отопления с принудительной циркуляцией.

В ней замыкающие участки 14 являются байпасами в чистом виде без запорной или регулировочной арматуры с диаметром меньше основного трубопроповода. При этом часть потока через батареи увеличивается, но и остывает он быстрее, поскольку в общий поток по ходу его течения подмешивается больше остывшей воды. В частных домах на это идут, чтобы снизить общий ее расход (и соответственно потребление электроэнергии насосом 4 на принудительную циркуляцию), а также поднять теплоотдачу батарей, хотя прогреваются они весьма неравномерно.

Возможен вариант диагонального подключения отопительных приборов, как показано на схеме ниже.

Однотрубная система с диагональным подключением радиаторов.

Здесь неравномерность прогрева батарей в цепочке сохраняется (и даже становится выше), но теплоотдача каждой из них повышается на несколько процентов за счет интенсивного обтекания их водой при одновременном наличии принудительной и естественной циркуляции. Ведь температура ее на входе в верхний коллектор на несколько градусов выше, чем на выходе из нижнего, за счет охлаждения в самом приборе. Поэтому возникают условия для естественной циркуляции воды через батареи (как в соответствующих системах без насосов). Замкнуться этому потоку не даст давление в байпасе 14, но подниматься вверх до вентилей 13 он будет довольно интенсивно.

Как реализовать альтернативное отопление частного дома

Двухтрубная система отопления частного дома — классификация, разновидности и практические навыки проектирования

Однотрубная и двухтрубная разводка отопления в частном доме

Правильный монтаж

Монтаж байпаса радиатора требует наличия запирающей арматуры

При установке байпаса на радиатор отопления строго придерживаются требуемого соотношения диаметров, а также руководствуются следующими правилами:

• обходную магистраль монтируют на максимально возможном удалении от вертикального участка трубопровода, как можно ближе к отопительной батарее;
• на участке подачи между байпасом и радиатором устанавливают регулирующее запорное устройство (шаровой кран или термостатическую головку). Установка дополнительного вентиля на выходе из отопительного прибора понадобится, если вы решили обезопасить себя на случай его повреждения;
• обводную магистраль изготавливают из отрезка трубы и тройников на месте, а её монтаж выполняют как сваркой, так и посредством резьбовых соединений.

Соблюдение следующих рекомендаций поможет установить обходной контур на отопительный агрегат:

байпас монтируют на обратном трубопроводе, что позволяет избежать перегрева циркуляционного насоса

С этой же целью врезку параллельного контура выполняют на удалении от котла;
располагая обходной участок в горизонтальной плоскости, исключают образование воздушных пробок при включении системы отопления, что особенно важно при использовании помп «мокрого» типа;
диаметр труб байпаса выбирают равным присоединительному размеру циркуляционного насоса;
фильтр механической очистки монтируют перед помпой, если ориентироваться по направлению потока жидкости.. Конструкция байпаса не представляет сложностей

Конструкция байпаса не представляет сложностей

Немаловажным вопросом является герметизация соединений. В работе лучше отдать предпочтение не быстромонтируемой фум-ленте, а традиционно надёжной пакле и сантехнической пасте. Кроме всех прочих достоинств, именно последнее сочетание материалов позволит при необходимости отвернуть соединение обратно.

Инструкция

Соблюдая правильную последовательность действий, можно избежать ошибок в работе и проблем с функционированием системы во время эксплуатации

Особенно важно соблюдать порядок выполнения сварочных работ, поскольку высокий нагрев связан с опасностью повреждения пластиковых элементов шаровых кранов. 

1. Слейте теплоноситель из отопительной системы.
2. При помощи угловой шлифмашины вырежьте отрезок трубы на участке обратной магистрали. Его размер должен соответствовать длине сгона с установленным шаровым краном, а расстояние до отопительного агрегата принимают равным 0.5 — 1м.
3. Воспользовавшись сварочным аппаратом, по обе стороны от места врезки вварите угловые элементы конструкции.
4. К обеим сторонам магистральной трубы приварите короткий и длинный резьбовые участки сгона.
5. Смонтируйте сгон и установите центральный вентиль.
6. Установите шаровые краны, перекрывающие поток теплоносителя через байпас.
7. Соблюдая направление движения жидкости, на одном из вентилей смонтируйте фильтр-грязевик. Место его установки выбирают до центробежного насоса по ходу движения теплоносителя.
8. Воспользовавшись крепёжными элементами из комплекта поставки насоса, смонтируйте его на байпас.
9. Закачайте теплоноситель в систему отопления.
10. Включите обогрев и откройте все запирающие устройства участка байпаса. После этого осмотрите все соединения на предмет протечек.
11. Закройте центральный шаровой кран и включите центробежный насос. Не забудьте развоздушить рабочее пространство помпы.
12. Проверьте эффективность работы системы на всех скоростных режимах.

После проведения осмотра всех тепловых агрегатов и резьбовых соединений отопительной системы, её можно считать работоспособной и пригодной к дальнейшей эксплуатации.

Одно и двух-трубные системы отопления

Разработано и смонтировано множество схем отопления. Но все они модификации или комбинации из двух вариантов систем, которые можно определить базовыми вариантами.

Базовыми или основными схемами можно считать:

Контур отопления однотрубный

• неравномерность нагрева радиаторов;
• для замены батареи нужно отключить систему.

При организации схемы отопления двухэтажного дома с принудительной циркуляцией монтируется вертикальная схема разводки.

Трубопровод поднимается на второй этаж, вода поступает в батареи расположенные по горизонтали последовательно. Затем от последнего радиатора трубопровод опускается вниз и подключается к горизонтальной линейке радиаторов, а затем остывший и отдавший свою энергию теплоноситель поступает в котел. Недостатком подобной системы считается неравномерный нагрев радиаторов. Это недостаток особенно заметен, если применяется «самотек», но если установлен циркуляционный насос, разница в температуре практически незаметна.

Вертикальная двухтрубная схема

Вертикальная закрытая система отопления с принудительной циркуляцией схема реализуется в двух вариантах – с нижней (горизонтальной) или верхней разводкой. Горизонтальная разводка организуется следующим образом. Труба «подачи» поднимается на верхний этаж, к нему подключается все батареи, которые подключены к «обратке». Недостаток – наличие двух труб в помещении.

Подключение насоса через байпас

Циркуляционный насос целесообразно подключать через байпас только в тех системах, которые изначально были предназначены для естественной циркуляции, т.е. в них должен быть разгонный коллектор, соблюдены уклоны труб и правильно подобраны их диаметры. Насос в таких системах предназначен не для обеспечения их работы, а для повышения эффективности.

Для систем, которые еще на этапе проектирования были рассчитаны на принудительную циркуляцию, байпас попросту неактуален. Такие системы работают только за счет насоса, поэтому при его отключении циркуляция теплоносителя попросту прекращается. Байпас в данном случае не сможет решить проблему.

При подключении насоса посредством обводной линии появляется возможность противотока в байпасе. Кроме того, формируется замкнутый циркуляционный контур между насосом и самим байпасом. Чтобы такая схема могла нормально функционировать, обходное устройство обязательно должно оборудоваться шаровым краном или обратным клапаном.

Когда насос работает, устройство блокирует ток жидкости по трубе обвода. Клапан делает эту работу автоматически, а кран приходится настраивать вручную. При остановке насоса байпас открывается, что дает возможность теплоносителям из разных контуров смешиваться. Подобная схема неприменима в случае с инжекционными байпасами – они полностью устраняют возможность обратного тока теплоносителя.

Куда врезать насос, на подучу теплоносителя или обратку?

В прошлой статье я затрагивал этот вопрос, здесь повторюсь и дополню. Практики считают, что нет принципиальной разницы, куда врезать циркуляционный насос на подачу теплоносителя или в обратку. Современные насосы для циркуляции не боятся напора и прекрасно работают и там и там.

Однако, на практике, чаще приходится ремонтировать, насосы, установленные на прямую подачу теплоносителя в системах с твердотопливными котлами отопления. Именно в них, происходит длительное закипание системы и выход из строя циркуляционного насоса.

Вернемся к теме статьи и посмотрим два варианта врезки циркуляционного насоса.

Зачем нужен байпас

В сущности, байпас — простая перемычка, которая предоставляет теплоносителю возможность свободно течь в обход какого-либо оборудования. Если говорить конкретно о циркуляционном насосе, то такое устройство позволяет:

• исключить аппарат из теплонесущего контура;
• предотвратить холостой ход двигателя;
• производить тонкую настройку отопления;
• ремонтировать оборудование или проводить сервисное обслуживание без необходимости отключения отопления.

Основные достоинства системы с циркуляционным нагнетателем — это повышенная скорость течения воды и, до некоторой степени, игнорирование сопротивляемости рабочего контура. Но в то же время, такая схема не может работать без электричества.

Более того, при вынужденном переходе на естественную циркуляцию, насос будет создавать дополнительное сопротивление току воды. Такое может произойти, если ему понадобится срочный ремонт. Чтобы это сопротивление убрать, и нужен байпас.

Также байпас необходим в ситуациях, когда надо произвести спуск или наполнение системы теплоносителем. В этом случае нагнетатель будет препятствием на пути воды, и может создать воздушную пробку. Байпас же обеспечит свободный ток жидкости, избавляя от проблемы.

Наконец, при настройке производительности он берёт на себя часть нагрузки, таким образом защищая насос. Настраивать систему приходится не часто, но дополнительная страховка не помешает никогда.

Схемы обвязки систем отопления

Выстраивая линию изложения для быстрого понимания особенностей организации тех или иных систем отопления, разумно начать с варианта с принудительной циркуляцией.

С принудительной циркуляцией

У такой схемы есть ряд особенностей.

1. Перепады высот, наклоны труб, расположение радиаторов относительно нагревательного котла никак не регламентируются.
2. В системе применяются многоточечная техника или одноточечная система выпуска воздуха (краны Маевского на радиаторах отопления или одна точка отвода с наибольшим уровнем высоты).
3. Допускается организация как угодно большого количества изолированных контуров циркуляции, каждый из которых обслуживается отдельным насосом.

Главная отличительная черта системы с принудительной циркуляцией — ее работа без функционирования циркуляционного насоса невозможна. Поэтому при отключении питания теплоноситель останавливается, помещения не отапливаются.

С естественной циркуляцией

Система с естественной циркуляцией имеет ряд преимуществ, однако требует четкого соблюдения правил организации. Ее особенности следующие.

1. После нагревательного котла предусматривается разгонная линия, вертикальная труба, позволяющая создать давление при расширении теплоносителя для его движения по сети.
2. Регламентируется четкий параметр наклона, как труб подачи, так и обратки.
3. При нескольких контурах отопления трудно или невозможно добиться оптимальной отдачи тепла в каждом из них.

Управление циркуляционным насосом движением теплоносителя способно кардинально увеличить функциональность, эффективность, настраиваемость системы обогрева с естественной циркуляцией.

Такая система позволяет решить ряд стандартных задач:

• нивелировать ошибки проектирования и преодолеть гидравлическое сопротивление сети трубопроводов;
• оптимизировать загрузку контуров отопления при установке нескольких насосов, регулировать отдачу тепла;
• улучшить условия работы нагревательного оборудования.

Главное достоинство системы с естественной циркуляцией, при всей сложности ее организации, заключается в возможности работы при отключении энергопитания. Чтобы этого достичь, циркуляционный насос устанавливают в байпас. Это достаточно простая структура.

Байпас – это отдельный узел для установки циркуляционного насоса с петлей обвода и запорной арматурой для обслуживания.

Узел байпаса обеспечивает несколько удобных возможностей.

1. При перекрытии шаровых кранов нагнетатель можно снять без слива всей системы, чтобы провести ремонт циркуляционного насоса или его замену.
2. Обеспечивается работа системы без электропитания.
3. Можно провести первичный запуск отопления без участия циркуляционного насоса.
4. Легко организовать структуру защиты насоса от попадания в его турбину примесей, путем установки фильтра грубой очистки или узла сетчатого типа.

Схема водяного отопления частного дома может использовать как байпас с ручным, так и с автоматическим управлением. В последнем случае в контуре обвода циркуляционного насоса монтируется обратный клапан.

При работе циркуляционного насоса на выходе обратного клапана образуется избыточное давление. Узел перекрывает подачу, обеспечивая оптимальную схему движения теплоносителя. При отключении питания через клапан начинает двигаться вода благодаря естественной гравитационной составляющей. Такая схема не требует регулировки и настройки, в том числе при пусконаладочных работах.

Совет! Поскольку обратный клапан — достаточно чуткое к попаданию окалины и минеральных отложений устройство, в открытых системах отопления рекомендуется дублировать его работу последовательно устанавливаемым шаровым краном.

Подбор циркуляционного насоса для системы отопления

Иногда перед человеком, уже посадившим дерево и вырастившим сына, встает вопрос – а как подобрать циркуляционный насос для отопительной системы возводимого дома? И от ответа на этот вопрос зависит многое – будут ли равномерно прогреты все радиаторы, будет ли скорость потока теплоносителя в

отопительной системе достаточной, и в то же время не превышенной, не будет ли гула в трубопроводах, не будет ли насос потреблять лишнюю электроэнергию, правильно ли будут работать термостатические вентили отопительных приборов и так далее и тому подобное. Ведь насос – это сердце отопительной системы, которое неустанно качает теплоноситель – кровь дома, наполняющую дом теплом.

Подобрать циркуляционный насос для отопительной системы небольшого здания, проверить, правильно ли насос подобран продавцами в магазине, или убедиться в правильности подбора насоса, стоящего в существующей системе отопления, достаточно просто, если воспользоваться укрупненным методом расчета. Основной параметр подбора циркуляционного насоса – это его производительность, которая должна соответствовать тепловой мощности обслуживаемой им отопительной системы.

Необходимую производительность циркуляционного насоса с достаточной точностью можно рассчитать по простой формуле:

где Q – необходимая производительность насоса в кубометрах в час, Р – тепловая мощность системы в киловаттах, dt – дельта температур – разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе. Обычно принимается равной 20 градусам.

Итак, пробуем. Возьмем, для примера, дом общей площадью 200 квадратных метров, в доме есть подвал, 1 этаж и мансарда. Система отопления двухтрубная. Необходимую тепловую мощность, требуемую для обогрева такого дома, примем 20 киловатт. Производим несложные вычисления, получаем – 0,86 кубометра в час. Округляем, и принимаем производительность необходимого циркуляционного насоса – 0,9 кубических метра в час. Запомним ее и идем дальше. Второй важнейшей характеристикой циркуляционного насоса является напор. Каждая гидравлическая система имеет сопротивление пропускаемому по ней потоку воды. Каждый угол, тройник, редуцирующий переход, каждый подъем – все это местные гидравлические сопротивления, сумма которых и составляет гидравлическое сопротивление отопительной системы. Циркуляционный насос должен преодолеть это сопротивление, с сохранением расчетной производительности.

Точный расчет гидравлического сопротивления сложен и требует определенной подготовки. Чтобы примерно рассчитать необходимый напор циркуляционного насоса используется формула:

где N – количество этажей здания, включая подвал, K – усредненные гидравлические потери на один этаж здания. Коэффициент К принимается 0,7 – 1,1 метра водяного столба для двухтрубных систем отопления и 1,16-1,85 для коллекторно-лучевых систем. В нашем доме три уровня, с двухтрубной отопительной системой. Коэффициент К принимаем 1,1 м.в.с. Считаем, 3 х 1,1 = 3,3 метра водяного столба.

Обратите внимание – общая физическая высота отопительной системы, от нижней до верхней точки, в таком доме составляет порядка 8 метров, а напор необходимого циркуляционного насоса только 3,3 метра. Каждая отопительная система является равновесной, насосу не нужно поднимать воду, он только преодолевает сопротивление системы, поэтому увлекаться большими напорами никакого смысла нет

Итак, мы получили два параметра циркуляционного насоса, производительность Q, m/h = 0,9 и напор, Н, м = 3,3. Точка пересечения линий от этих величин, на графике гидравлической кривой циркуляционного насоса, является рабочей точкой необходимого циркуляционного насоса.

Допустим, Вы решили остановиться на отличных насосах DAB, итальянских насосах великолепного качества по совершенно адекватной цене. Пользуясь каталогом, или менеджерами нашей компании, определяете группу насосов, в параметры которых попадает необходимая рабочая точка. Решаем, что этой группой будет группа VA. Выбираем наиболее подходящий график гидравлической кривой, лучше всего подходит кривая насоса VA 55/180 X.

Рабочая точка насоса должна находиться в средней трети графика – эта зона является зоной максимального КПД насоса. Для подбора выбирайте график второй скорости, в этом случае Вы страхуете себя от недостаточной точности укрупненного расчета – у Вас останется резерв для увеличения производительности на третьей скорости и возможность ее уменьшения на первой.

Подключение насоса через байпас

Циркуляционный насос целесообразно подключать через байпас только в тех системах, которые изначально были предназначены для естественной циркуляции, т.е. в них должен быть разгонный коллектор, соблюдены уклоны труб и правильно подобраны их диаметры. Насос в таких системах предназначен не для обеспечения их работы, а для повышения эффективности.

Для систем, которые еще на этапе проектирования были рассчитаны на принудительную циркуляцию, байпас попросту неактуален. Такие системы работают только за счет насоса, поэтому при его отключении циркуляция теплоносителя попросту прекращается. Байпас в данном случае не сможет решить проблему.

При подключении насоса посредством обводной линии появляется возможность противотока в байпасе. Кроме того, формируется замкнутый циркуляционный контур между насосом и самим байпасом. Чтобы такая схема могла нормально функционировать, обходное устройство обязательно должно оборудоваться шаровым краном или обратным клапаном.

Функции байпаса в системе отопления

Уточним, что байпас – это трубопровод, предназначенный для протока воды в обход определенного участка магистрали, где установлено какое-либо оборудование. В схемах отопления его можно встретить в двух местах:

• в однотрубных системах в качестве перемычки на радиаторах;
• на распределительном коллекторе водяных теплых полов.

Как известно, в однотрубной системе отопления теплоотдача первой батареи влияет на работу следующей и так далее. Это касается как вертикальной, так и горизонтальной схемы. Если установка байпаса в системе отопления не сделана, то радиаторы будут включены последовательно. В результате первый из них отберет максимальное количество тепла, второй – все что осталось, а на долю третьего выпадет только охлажденный теплоноситель.

Чтобы этого не происходило, подача и обратка возле каждой батареи соединяется перемычкой, чьей задачей является направлять часть теплоносителя в обход радиатора. В данном случае принцип работы байпаса состоит в том, чтобы передать одинаковую часть тепла ближним и дальним отопительным приборам и уменьшить их зависимость друг от друга. Как это реализовано, можно увидеть на рисунке:

В системе отопления байпас нужен для равномерного распределения тепла по батареям, а также для выполнения их ремонта или обслуживания. Если по каким-то причинам нужно отсоединить и снять отопительный прибор, то достаточно просто перекрыть 2 крана, установленные на входе и выходе теплоносителя. Тогда вода пойдет по обходному пути через перемычку.

А вот байпас для отопления на коллекторе водяного теплого пола играет уже другую роль. Здесь обводная линия – это часть смесительного узла с трехходовым клапаном. Задача узла – приготовить теплоноситель необходимой температуры для подачи в греющие контуры теплых полов. Ведь в этих контурах температура воды не превышает 45 ºС, в то время как в подающей магистрали она может быть и 80 ºС.

В обычном режиме трехходовой клапан пропускает горячую воду из системы к теплому полу в ограниченном количестве. Остальной теплоноситель проходит через этот автоматический байпас, смешивается с холодной водой из коллектора и возвращается назад, к котлу. Поскольку разница температур в магистрали и коллекторе значительна, то байпасная линия используется постоянно. Получается, что без нее нормальное функционирование напольного обогрева невозможно.

Почему устанавливают циркуляционные насосы?

Монтаж циркуляционного насоса обеспечит не только стабильную температуру по всему дому, но и предотвратит появление завоздушин, которые нарушают циркуляцию теплоносителя

Монтаж циркуляционного насоса обеспечит не только стабильную температуру по всему дому, но и предотвратит появление завоздушин, которые нарушают циркуляцию теплоносителя. Правильная установка позволит:

• Увеличить площадь обхвата системы отопления;
• Быстро выровнять температуру в трубопроводе.

Для того, чтобы поставить небольшой насос потребуется значительно меньше усилий и финансовых затрат нежели для замены труб в системе (иногда для решения проблем с отоплением устанавливают трубопровод большего диаметра).