Постоянное рабочее давление в системе отопления должно поддерживаться для обеспечения ее функционирования, заставляя теплоноситель циркулировать по трубам и отдавать энергию через теплообменники. Возникает давление в процессе нагрева воды и характеризуется как величина внутреннего воздействия на элементы отопительной системы (трубы, котлы и радиаторы).
В расчет берется постоянное, недостаточное и избыточное давление. Абсолютное и избыточное давление имеют разницу в 1 Бар (0,1 МПа). Для нормальной работы избыточный уровень давления не должен составлять более 1,5 кг/см2.
Важно! Все параметры должны соответствовать требованиям и нормам, записанным в СНиП (строительные нормы и правила). При несоблюдении данных требований могут возникнуть серьезные проблемы, влекущие нарушения работы и целостности тепломагистрали.
Содержание
Зачем нужно давление и его виды
При отсутствии давления система просто не будет работать. Чрезмерное давление может привести к аварии, поэтому заранее рассчитывается оптимальные его значения. Значение давления в системе отопления является результатом сложения двух величин:
- Статическое давление – значение, зависящие от высоты столба воды в отопительной системе. Расчет давления производится с повышением в одну атмосферу на каждые десять метров высоты. На статическое давление значение изменения температуры не влияет, поэтому оно постоянно для теплоносителя независимо от его температуры, являясь следствием гравитационного воздействия.
- Динамическое – создаваемое насосами для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя в общей сети, а также конвективным течением воды при нагреве. При этом в расчет берутся не только заявленные характеристики насосов, подключенных в общую магистраль. На значение динамической величины влияет работа регулятора отопления, отвечающего за распределение теплоносителя. Также к схеме регулятора часто добавляют систему элеваторов и повышающих насосов.
В расчет берется значение допустимого рабочего напора воды в системе. Максимальный напор рассчитывают согласно СНиПу, исходя из рабочих возможностей оборудования. Уровень допустимого рабочего напора является максимально возможным для всех отопительных элементов, при котором их работа будет безаварийной. В открытых системах работает только статическое давление с естественной циркуляцией, которое сложно поддается регулированию, поэтому мы подробней рассмотрим систему закрытого типа.
При монтаже отопительной системы в трубопровод врезают несколько манометров. С помощью данных измерительных приборов контролируют рабочее давление в системе отопления. В случае фиксации отклонений от нормируемых значений принимаются меры по устранению причин, вызвавших изменения в работе системы. Критичным считается падение уровня давления на 0,02 МПа. Оставлять без внимания перепады давления в системе отопления ни в коем случае нельзя, так как это негативно сказывается на эффективности обогрева помещения, работе установленного оборудования и сроке его эксплуатации. В период подготовки к новому отопительному сезону проводятся опрессовочные работы, во время которых в системе создается избыточное давление для выявления «слабых» участков и их заблаговременного ремонта. Протестированная таким образом система позволяет быть уверенным в том, что все ее элементы способны выдержать гидравлические удары, возникающие в теплосети.
Какое значение давления считают нормой?
Давление в автономно работающей системе отопления частного дома должно составлять 1,5-2 атмосферы. В домах, подключенных к централизованной теплосети, это значение зависит от этажности объекта. В малоэтажных зданиях величина давления в отопительной системе находится в диапазоне 2-4 атмосферы. В домах-девятиэтажках данный показатель равен 5-7 атмосферам. Для систем отопления высотных сооружений оптимальным значением давления считается 7-10 атмосфер. В теплотрассе, идущей под землей от ТЭЦ до точек теплопотребления, теплоноситель подается под давлением в 12 атм.
Для снижения напора горячей воды на нижних этажах многоквартирных домов используют регуляторы давления. Повысить напор теплоносителя на верхних этажах позволяет насосное оборудование.
Ручной балансировочный клапан (регулятор), оснащенный измерительными ниппелями игольчатого типа, позволяет контролировать перепад давления в системе отопления
Влияние температуры теплоносителя
После завершения монтажа отопительного оборудования в частном доме приступают к закачке теплоносителя в систему. При этом создают в сети минимально возможное давление, равное 1,5 атм. Это значение будет увеличиваться в процессе нагрева теплоносителя, так как в соответствии с законами физики происходит его расширение. Изменяя температуру теплоносителя, можно корректировать величину давления в теплосети.
Автоматизировать контроль рабочего давления в отопительной системе можно с помощью установки расширительных баков, не допускающих чрезмерного увеличения напора. Данные устройства включаются в работу при достижении уровня давления, равного 2 атм. Происходит отбор излишков разогретого теплоносителя расширительными баками, благодаря чему напор удерживается на нужном уровне. Может случиться так, что емкости расширительного бака не хватает для отбора излишек воды. При этом давление в системе приближается к критической планке, находящейся на уровне 3 атм. Ситуацию спасает предохранительный клапан, позволяющий сохранить в целости отопительную систему путем освобождения ее от лишнего объема теплоносителя.
При естественной циркуляции теплоносителя создается статическое давление в системе отопления, которое измеряется 1 атмосферой на каждые 10 метров высоты водяного столба. При монтаже циркуляционных насосов к статическому показателю добавляется величина динамического давления, показывающая, с какой силой давит принудительно движущийся теплоноситель на стенки трубопровода. Установка максимального давления в автономной системе отопления производится с учетом особенностей отопительного оборудования, использованного при монтаже. Например, при выборе чугунных батарей надо учитывать, что они рассчитаны на эксплуатацию при давлении, не превышающем 0,6 МПа.
Точки врезок манометров в систему отопления: до и после котла, циркуляционного насоса, регулятора, фильтров, грязевиков, а также на выходе тепловых сетей из котельной и на их входе в дома
Причины роста и падения давления в системе
Одной из самых распространенных причин падения давления в системе отопления является возникновение утечки теплоносителя. «Слабыми» звеньями чаще всего становятся места соединений отдельных деталей. Хотя и трубы прорвать может, если они уже сильно изношены или бракованные. О наличии течи в трубопроводе говорит падение уровня статического давления, замеряемого при отключенных циркуляционных насосах.
Если статическое давление в норме, то неисправность надо искать в самих насосах. Чтобы облегчить поиск места протечки, надо отключать поочередно различные участки, следя за уровнем давления. Определив поврежденный участок, проводят его отсечение от системы, ремонтируют, уплотняя все соединения и заменяя детали с видимыми дефектами.
Устранение видимых протечек теплоносителя после их обнаружения во время обследования контура отопительной системы частного дома или квартиры
Если давление теплоносителя падает, а место протечки найти не удается, то вызывают специалистов. Используя профессиональное оборудование, опытные мастера закачивают воздух в систему, предварительно освобожденную от воды, а также отсеченную от котла и радиаторов. По свистящему воздуху, вырывающемуся сквозь микротрещины и ослабленные соединения, легко обнаруживают места протечки. Если потери давления в отопительной системе не подтвердились, то приступают к проверке исправности котельного оборудования.
Использование профессионального оборудования при поиске скрытых протечек. Сканер обнаружения избыточной влаги позволяет максимально точно определить трещину в трубе
К причинам, приводящим к снижению в системе давления из-за неисправности котельного оборудования, можно отнести:
- скопление накипи в теплообменнике (характерно для районов с жесткой водопроводной водой);
- появление микротрещин в теплообменнике, вызванное физическим износом оборудования, профилактическими промывками, заводским браком;
- разрушение битермического теплообменника, произошедшее во время гидроудара;
- повреждение камеры расширительного бачка отопительного котла.
В каждом случае проблема решается по-разному. Жесткость воды понижают с помощью специальных добавок. Поврежденный теплообменник запаивают или меняют. Встроенный в котел бачок заглушают, заменяя его внешним устройством, имеющим подходящие параметры. Обслуживанием котлов должен заниматься инженер, обладающий соответствующей квалификацией.
Причины роста давления в системе:
- остановлено движение теплоносителя по контуру (проверить регулятор отопления);
- постоянная подпитка системы, происходящая по вине человека или в результате сбоя автоматики;
- перекрытие крана или задвижки по ходу движения потока теплоносителя;
- образование воздушной пробки;
- засорение фильтра или грязевика.
Запустив систему отопления, не стоит ждать моментальной нормализации уровня давления. В течение нескольких дней из закачанного в систему теплоносителя будет выходить воздух через автоматические воздухоотводчики или краны, установленные на радиаторах. Восстановить напор теплоносителя удается его дополнительной закачкой в систему. Если данный процесс затягивается на несколько недель, то причина падения давления кроется в неправильно рассчитанном объеме расширительного бака или наличии мест утечки.
- Марина
Каждая отопительная система обладает уникальным набором взаимосвязанных технических характеристик, которые определяют её эффективность, надёжность/бесперебойность и безопасность. Важнейшими показателями можно считать температуру теплоносителя на различных участках и, конечно, рабочее давление. Для многих пользователей высокое давление в системе отопления кажется явлением не совсем понятным и даже опасным. Однако это не просто побочный эффект, который нужно ежеминутно мониторить и поддерживать на заданном уровне, а инструмент, с помощью которого можно контролировать работоспособность отопления.
Немного теории о давлении в отопительной системе
Откуда берётся и от чего зависит давление
Пока трубопроводы, радиаторы и теплообменники находятся без теплоносителя, в системе наблюдается обычное атмосферное давление (1 бар). По мере заполнения отопительной установки водой или антифризом показатели сразу начнут расти, пусть и незначительно. Это связано с тем, что воздух вытесняется, а на стенки всех элементов системы изнутри начинает воздействовать жидкость. Холодная жидкость. Это давление появляется за счёт гравитации, даже когда котёл ещё не включали и насосы не начинали качать. Чем выше разведены трубы – тем оно будет больше.
Во время запуска теплогенератора ситуация стремительно меняется. При увеличении температуры теплоноситель расширяется, и напор начинает резко повышаться. Ещё больше становится нагрузка на стенки, когда для циркуляции активируется насосное оборудование.
Вариант организации напорной системы
Получается, что напор воды в системе отопления зависит от производительности теплогенератора (температуры нагрева) и мощности насосного оборудования. Очень важно, какая схема отопления применяется, как произведены гидравлические расчёты, правильно ли подобраны и смонтированы комплектующие, насколько точно система отрегулирована. Например, чем меньше сечение прохода трубы на определённом участке, тем больше там будет гидравлическое сопротивление, и тем выше окажется давление. Так будет действовать любое заужение, в том числе засоры или пробки из воздуха.
Заметим, что давление в сети автономного отопления на разных участках не бывает одинаковым. Причины просты:
- температура на обратке ниже, чем в подающем трубопровноде (тем более на выходе из котла);
- энергия/начальная скорость, которую вода получает от насоса по мере продвижения по контуру, падает;
- сечение труб для разных участков подбирается дифференцированно, и сила протока может регулироваться запорной арматурой.
Схема, отображающая гидравлические расчёты
Какие виды давления рассматриваются в теплотехнике
Чтобы вникнуть в суть вопроса и не запутаться, необходимо разобраться с терминологией. В популярных публикациях встречается несколько определений:
- Статическое давление системы отопления возникает из-за силы притяжения, действующей на холодный теплоноситель. При повышении высоты разводки на 1 метр напор водяного столба на стенки труб, приборов и устройств увеличивается на 0,1 бар.
- Динамическое. Появляется, когда теплоноситель нагнетается насосом, либо жидкость начинает двигаться под действием нагрева.
- Рабочее. Складывается из статического и динамического. Для различных объектов оно будет отличаться.
- Избыточное. Это – положительная разность измеряемого давления и атмосферного (показания барометра). Именно эту разницу мы определяем манометрами, установленными в отопительной системе.
- Абсолютное. Сумма атмосферного и избыточного давления.
- Номинальное (условное). Показатель, характеризующий прочностные характеристики оборудования, при котором гарантируется заявленный производителем срок службы.
- Максимальное. Предельное давление, при котором отопительная система может работать без отказов и аварий.
- Опрессовочное. После сборки или обслуживания систему тестируют под нагрузкой. Каким давлением испытывают отопление? Обычно с превышением рабочего в 1,2-1,5 раза.
Испытание трубопроводов давлением
Как пользоваться информацией о давлении
Оптимальное давление в отопительной системе
Рассчитывается давление в каждом случае индивидуально. Например, для конструкций с естественной циркуляцией оно будет не намного больше статического. В одноэтажных коттеджах, где реализована принудительная циркуляция насосами, рабочее давление устанавливают в пределах 1,5-2,5 бар. С повышением этажности напор приходится повышать, чтобы теплоноситель нормально циркулировал. Так для пятиэтажки он достигает 4 бар, в девятиэтажном доме – до 7 бар, а в высотных новостройках – до 10 бар. В зависимости от этих показателей подбирают тип труб для разводки и модель отопительных приборов с заданным номинальным давлением.
Высотные здания разделяют на несколько зон, для каждой из них устанавливают своё рабочее давление
Контроль и регулирование давления
Для мониторинга применяются манометры, которые позволяют в реальном времени фиксировать избыточное давление. Эти приборы могут носить как чисто информативную функцию, так и обладать электрическими контактами, коммутирующими вспомогательные устройства или блокирующими работу системы при отклонениях давления.
Устанавливают манометры посредством трёхходовых фитингов, чтобы можно было произвести замену или обслуживание устройства без остановки системы. Учитывая тот факт, что на разных участках фактический напор будет отличаться, манометров нужно несколько. Обычно их монтируют:
- на выходе из котла и на входе,
- с обеих сторон циркуляционного насоса и регулятора,
- с обеих сторон фильтров грубой очистки (можно определить их критическое загрязнение),
- в самой высокой и самой низкой точке системы,
- возле разветвлений и коллекторов.
Лучше использовать несколько манометров
Чтобы компенсировать объём расширяющегося теплоносителя (например, когда котёл после «спящего режима» переходит в работу на полной мощности) и предотвратить резкий скачок давления, в закрытых системах используются мембранные расширительные баки. В системах с естественной циркуляцией применяют расширительный бак открытого типа, который монтируют в самой высокой точке системы.
Важнейшую роль для поддержания рабочего напора играет «группа безопасности». На многоходовом корпусе устанавливается манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан. Манометр показывает существующий напор воды. Автоматический воздухоотводчик используется для удаления воздушных пробок. Через клапан происходит спуск некоторого количества теплоносителя, пока давление не придёт в норму.
В больших зданиях для автоматического поддержания давления и управления расходом теплоносителя нужно активно манипулировать напором. Для этого в систему врезают регуляторы давления, работающие по принципу «после себя» или «до себя».
Устройство мембранного расширительного бака
Почему скачет давление в сети
О чём говорит повышение давления теплоносителя в отопительной системе:
- Существенный перегрев теплоносителя.
- Недостаточное сечение труб
- Большое количество отложений в трубопроводах и отопительных приборах.
- Воздушные пробки.
- Слишком высокая производительность насоса.
- Открыта подпитка.
- Система «зарегулирована» кранами (возможно, перекрыта какая-то задвижка, некорректно работают клапаны или регуляторы).
Блок безопасности в сборе
О чём говорит падение давления:
- Разгерметизация системы и утечка теплоносителя.
- Отказ насосного оборудования.
- Разрыв мембраны расширительного бака.
- Нарушение работы блока безопасности.
- Переток теплоносителя из отопительного контура в контур подпитки.
- Засоры труб, фильтров, радиаторов. Проток перекрыт запорно-регулирующим устройством. В обоих случаях потеря давления в отопительной системе наблюдается после препятствия.
Как видим, есть объективные технические условия, меняя которые, можно установить оптимальное рабочее давление на стадии реализации проекта и управлять им в процессе эксплуатации. Но рано или поздно стрелки манометров отклоняются от установленных значений. Существенные перепады давления на одних и тех же участках сигнализируют о том, что система начала работать неправильно, и нужно искать причину неполадок.