Підживлення системи опалення – види систем, різновиди теплоносіїв, вимоги до них та причини убутку, особливості підживлення
Після первинної заливки контуру опалення рано чи пізно через різні причини рівень теплоносія неминуче знижується. Щоб уникнути аварійної зупинки обладнання в сезон холодів, потрібне своєчасне підживлення системи опалення. Розберемо, що являє собою дана процедура, які види систем опалення бувають і в чому особливості циркуляції теплоносія в них, які різновиди теплоносія застосовуються і які вимоги до них пред'являються, які основні причини зниження рівня теплоносія в системі, в чому полягають особливості процедури підживлення для відкритих та закритих систем.
Система опалення – принцип дії, різновиди, особливості циркуляції теплоносія
Автономна система опалення є комплексом взаємодіючого обладнання – котла, трубопроводів, приладів опалення та контролюючих приладів. Принцип її дії заснований на передачі тепла від агрегату через теплоносій в контур опалення, що складається з труб, радіаторів та інших теплоприймачів. У міру проходження через систему рідина віддає тепло в навколишнє середовище і вже в охолодженому вигляді по зворотній магістралі повертається до агрегату. Далі теплоносій підігрівається до потрібної температури та знову запускається по колу.
При цьому існують 2 основні різновиди систем опалення:
- Природна чи відкрита .
Рух теплоносія у системі здійснюється під впливом природних законів природи. Згідно з ними, нагріта, а отже, і менш щільна вода завжди прагне піднятися вгору, а охолола і щільніша - осісти вниз. Котел в такій схемі знаходиться в нижній точці, а розширювальний бак, через який здійснюється заповнення системи опалення, у верхній.
Принцип дії системи зводиться до наступного алгоритму:
- Вода підігрівається у теплообміннику котла.
- Після досягнення заданої температури та зменшення щільності вона прямує у верхню область опалювального контуру – по трубах починає текти в радіатори.
- Віддавши тепло в батареях, вона охолоджується, стає щільнішою і опускається вниз.
- Далі вона витікає зворотною магістраллю, монтованою під невеликим ухилом до котла.
- На завершення остигла вода надходить у теплообмінник, підігрівається і повторно надходить прямою магістралі в батареї.
Спеціальна відкрита ємність знаходиться у максимально високій точці цієї системи. Через неї здійснюється первинна заправка, контроль рівня та при необхідності підживлення теплоносієм. Крім того, розширювальний бачок виконує функцію вирівнювача внутрішнього тиску. Так, якщо при нагріванні вода надмірно нагріється і збільшиться в обсязі, вона просто піде в цю ємність, а не розширить і не розірве труби.
Головна перевага відкритої системи полягає в енергонезалежності, простоті монтажу та експлуатації. Нестача пов'язується з малою ефективністю. Працюватиме обігрів буде лише на невеликій площі, оскільки чим далі від агрегату буде розташована батарея, тим менше тепла вона отримуватиме.
- Примусова чи закрита .
Теплоносій в системі запускається в контур опалення під напором спеціального циркуляційного насоса. Завдяки цьому нагріта вода швидше досягає мети і менше втрачає тепла на шляху – незалежно від відстані до батареї. На відміну від наведеної вище дана система не має прямого контакту з навколишнім повітрям. Контроль за розширенням теплоносія у ньому виконує спеціальний закритий мембранний бак, розділений посередині гумовою перегородкою на дві камери – повітряну та для теплоносія.
Щоб закачати воду в примусову автономну систему опалення, у приватному будинку має бути водопровід, тиск якого трохи вищий за внутрішній тиск в опалювальному контурі. Підживлення здійснюється через спеціальний модуль або просто зворотний клапан, встановлений у нижній точці системи.
На замітку! Крім чисто закритих або відкритих систем опалення, існують гібридні варіанти. Прикладом є схеми з природною циркуляцією, що оснащуються насосом для посилення потоку, зниження інерційності та підвищення ефективності в період спеціальних холодів.
Види теплоносіїв та вимоги до них
В автономних системах опалення для приватного будинку застосовуються рідкі теплоносії такого типу:
- вода .
Це найбільш поширений вид теплоносія, що має наступну низку переваг:
- Мінімальна ціна.
- Доступність.
- Максимальна теплоємність (здатність передавати тепло).
- Низька в'язкість, отже, найменше навантаження на циркуляційний насос.
- Невисока корозійна активність – лише за наявності розчиненого кисню.
- Екологічна чистота.
- Невеликий коефіцієнт розширення – трохи більше 0,03%.
Недоліки застосування води як теплоносія проявляються в корозійній активності на незахищених сталевих частинах системи, а також високій температурі кристалізації. Тому якщо будинок в холодну пору залишається на достатню для охолодження приміщень до 0 0 С, то воду потрібно злити. В іншому випадку під силою розширення замерзаюча вода розірве труби, батареї та теплообмінник.
- олія .
Є антифризом для радіаторів автомобілів, що експлуатуються в мороз. Останнім часом їм воліють заповнювати автономні системи опалення тільки закритого типу - через високу токсичність парів не застосовується для відкритих схем. Маркується цифрами – 65, 40 чи 30 – що означає, позначку замерзання рідини за нормальної температури нижче нуля.
Характеризується наступним рядом особливостей:
- Середня ринкова вартість.
- Показник теплоємності середній, але нижчий, ніж у води.
- Висока в'язкість – що характеризує велике навантаження на насос.
- Майже повна відсутність корозійної активності.
- Токсичність – через етиленгліколь, що входить до складу.
- Коефіцієнт розширення - до 0,05% - майже в 2 рази вище, ніж у води.
На відміну від води, тосол не викликає корозії, проте це далеко не завжди добре. Так, наприклад, якщо опалювальний контур розгерметизується, рідина почне протікати, тоді як вода та інші корозійні рідини швидко «залікують» місця витоку утворенням іржі.
- Пропіленгліколь .
У промисловому масштабі виготовляються незамерзаючі рідини на базі пропіленгліколю спеціально для автономних систем опалення.
Головні експлуатаційні особливості:
- Низька теплоємність. У чистому вигляді майже вдвічі нижче, ніж у води. Однак при розведенні з водою показник зростає до прийнятного.
- Висока в'язкість, що створює додаткове навантаження на насосне обладнання.
- Коефіцієнт розширення – трохи більше 0,05%.
- Нешкідливість.
- Відсутність корозійної активності завдяки присадкам.
Хоча пропіленгліколь найдорожчий у списку антифризів, популярність його висока завдяки абсолютної нешкідливості. В очищеному вигляді він додається і в косметичні засоби, і кондитерські вироби.
- Розсіл .
Засіб являє собою розчин простих солей – звичайної кухонної, хлористого кальцію та деяких інших. Застосовується як бюджетна альтернатива – для заповнення системи опалення у приватному будинку замість води. Температура замерзання розсолу тим нижча, чим більша концентрація солей.
Особливості експлуатації:
- Найменша вартість – за ціною кількості солей, що застосовуються.
- Достатня теплоємність – на 2/3 показника для води.
- Мінімальна в'язкість.
- Коефіцієнт розширення – 0,03%.
- Відсутність токсичності.
Головні недоліки проявляються у вигляді низької рухливості рідини при великій концентрації солей та високої корозійної активності на стінках металевих елементів системи.
Вимоги до вибору
Рідина, що заливається в систему опалення як теплоносій, повинна відповідати наступним рядом вимог:
- Висока питома теплоємність .
Параметр характеризує кількість теплової енергії, яку необхідно повідомити 1 кг речовини для підвищення його температури на 1 0 С. Для теплоносіїв опалювальних систем цей показник повинен бути якомога більшим. Звичайна вода має найвищий показник серед інших рідин, що заливаються в контур.
- Робочий діапазон температур .
Кожен окремо взятий теплоносій має свій характерний спектр температури експлуатації. Порушення цих умов призводить або до пошкодження обладнання, або до безповоротної втрати властивостей теплоносія.
Наприклад, вода під час замерзання розширюється і розриває труби або радіатори, в яких знаходиться. З іншого боку, органічний теплоносії при нагріванні вище 100 0 З розкладаються на окремі компоненти, втрачаючи назавжди початкові характеристики.
- Корозійна активність .
Хімічна активність теплоносія може призвести до іржавіння металевих частин контуру. Вирішити проблему вдається інгібуючі добавки. З цієї причини багато теплоносія включають спеціальні присадки.
Однак проблема найчастіше проявляється при постійному контакті теплоносія з киснем, і практично відсутня, коли видалені розчинені гази.
Це особливо актуально для звичайної води – після насичення бульбашками повітря у місці контакту – розширювальному бачку – вона активніше роз'їдає сталеві труби, радіатори та інші елементи. Тому тільки для систем опалення закритого типу допускається заповнення будь-якими видами теплоносія. До того ж вони оснащуються найчастіше інертними до корозії пластиковими трубами.
- В'язкість .
Показник в'язкості визначає ступінь внутрішнього тертя, отже, і плинності. Вона своєю чергою впливає швидкість прокачування. Тому чим більше її значення, тим більше енергії потрібно витратити на просування теплоносія по системі.
Еталон мінімальної в'язкості має вода. Всі інші теплоносії, що застосовуються в автономних схемах обігріву, мають велике її значення, а значить і гірші характеристики плинності.
- Змащувальна здатність .
Сучасні системи опалення включають низку обладнання, в яких теплоносій додатково виконує функцію мастила. Це не тільки циркуляційний насос, але також клапани підживлення та аварійного відключення, терморегулятор, датчики протоколу, тиску та ін. Тому підбирати рідину необхідно також, виходячи з показників її змащувальних здібностей відповідно до конкретного виду системи.
- Безпека для оточуючих .
Речовина, яка використовується як теплоносій у побутових системах обігріву, повинна бути повністю безпечною для оточуючих. Воно не повинно використовуватися в пароподібному стані, оскільки при прориві через велику температуру може призвести до опіків.
Також антифриз не повинен мати токсичність, як, наприклад, цим володіють склади з етиленгліколем. Тому через низку причин побутові системи опалення найчастіше заповнюються водою.
- Хімічна активність .
Компоненти теплоносія не повинні вступати у взаємодію з вузлами контуру опалення. Наприклад, якщо систему опалення двоконтурного котла зі сталевими радіаторами заповнити етиленгліколем, то внутрішнє цинкове покриття батарей швидко витончиться.
Більше того, нагрівання теплоносія до стандартних 80-90 0 С призведе до втрати його основних властивостей – плинність стане вищою, ніж у води. Згодом це неминуче призведе до протікання різних сполук з ущільнювачами на основі гуми, пароніту та інших полімерів.
Рекомендація! Найчастіше для заправки опалювального контуру використовується вода. Однак якщо застосування антифризу не уникнути, наприклад, коли будинок періодично залишається на довгий час без опалення в період холодів, то вибір рекомендується робити на користь засобів на основі пропіленгліколю. При цьому купувати краще продукти відомих лінійок з технічною документацією, що підтверджує якість.
Причини зменшення обсягу теплоносія
Зниження рівня в системах обігріву приватного будинку відбувається з наступного ряду причин:
- Протікання. Найчастіше теплоносій починає текти у місцях з'єднань. Виявляється найчастіше відразу після процесу опресування. Тому виявити та усунути їх можна відразу. Однак існують також приховані застарілі протікання. Ідентифікувати їх досить складно, оскільки вони знаходяться в бетонних стяжках підлоги або стін. Для виявлення такої аварії часто доводиться використовувати тепловізор. Єдиний спосіб уникнути цього – робити всі стики на відкритому, доступному для обслуговування місці.
- Перевищення робочих параметрів критичного рівня. Наприклад, якщо теплоносій раптом перегріється, його тиск різко зросте і перевищить допустиму для обладнання позначку. В результаті спрацює аварійний клапан, який на противагу модулю підживлення самостійно почне викидати із системи опалення рідину доти, доки внутрішній тиск не прийде в норму.
- Випаровування. Часто контур опалення оснащується відкритим розширювальним бачком. Через нього відбувається часткове випаровування теплоносія при контакті з повітрям. При цьому навіть якщо прилад матиме невеликий отвір, то і тоді втрата через атмосферу з часом буде відчутною.
- Втрата через повітровідвідники. Спеціальні модулі встановлюються у спеціальних місцях системи – у верхніх точках, на поворотах, переходах. Саме тут накопичується велика кількість повітря, яке в автоматичному режимі видаляється за допомогою даних пристроїв. При цьому у вигляді пари неминуче втрачається і частина теплоносія.
- Втрата через кран Маєвського. Для періодичного ручного скидання повітря із радіаторів застосовуються спеціальні механізми. При їх обслуговуванні – стравлюванні повітря – неминуче втрачається частина теплопровідної рідини. Однак на противагу крану Маєвського та повітровідвідника в систему опалення встановлюється спеціальний модуль, з'єднаний з трубопроводом або запасний ємністю і здатний автоматично підкачувати воду, тим самим забезпечуючи максимально легкий спосіб контролю рівня теплоносія.
- Втрата під час обслуговування фільтрів. Безпосередньо перед входом у котел з обратки, а також перед усіма циркуляційними насосами у схемі встановлюється грязьовий фільтр. Його мета - лов дрібних твердих частинок, щоб уникнути псування обладнання та забиття системи. Періодично їх доводиться витягувати та чистити. Під час процедури втрачається частина теплоносія.
- Злив під час ремонту. Жодна система обігріву не застрахована від поломок. Тому рано чи пізно доводиться її зупиняти, а обладнання міняти чи ремонтувати. Це завжди супроводжується повним або частковим зливом теплоносія, уникнути втрат під час якого неможливо.
Важливо! Втрата теплоносія може відбуватися через хімічну взаємодію з речовиною елементів системи. Наприклад, вода в ході іржавлення з'єднується із залізом, утворюючи нову речовину. Також лужний чи кислотний теплоносій може реагувати з алюмінієвими чи мідними частинами контуру. При цьому в циркуляції утворюються нові далеко не корисні для функціонування обладнання хімічні сполуки.
Особливості підживлення
Системи опалення відкритого та закритого типу в першу чергу відрізняються особливостями циркуляції теплоносія. У першому випадку він переміщається самопливом, у другому під тиском, створюваним насосом. Тому способи підживлення для обох випадків відрізнятимуться. Розберемо їх докладніше.
Відкрита система
Основа функціонування відкритої системи обігріву - розташований у верхній точці розширювальний бачок. Найчастіше він встановлюється під стелю або на горищі будинку. Через нього з водопроводу здійснюється процедура підживлення системи опалення. Рівень теплоносія в ньому не повинен опускатися нижче за встановлену позначку, інакше процес циркуляції буде просто перерваний. Так само як і підніматися до країв, так щоб рідина починала витікати, він також не повинен.
Для оптимізації контролю сучасні розширювальні бачки влаштовані та функціонують наступним чином:
- До встановленого розширювального бака підводиться зворотна та пряма магістраль. Перша знаходиться на рівні дна, друга – вище на 100 мм.
- Гаряча вода піднімається прямою трубою, накопичується і йде в опалювальний контур через обратку.
- У протилежну стінку бака врізається труба контролю-підживлення. Вона знаходиться вище рівня врізання прямої магістралі на 150 мм.
- На 100 мм вище за рівень труби контролю встановлюється труба переливу. Її призначення – автоматичний злив теплоносія з бака при його переповненні – щоб не лився через край. Її висновок веде у каналізацію чи резервуар.
- У нормальному стані рівень теплоносія повинен балансувати між трубками контролю та переливу.
- Усі виходи трубок збираються в котельні – для кращого контролю та керування.
- Щоб підживити, до трубки контролю через запірну арматуру підключається водопровід. При необхідності вентиль відкривається, і вода заповнює розширювальний бачок доти, доки не почне витікати з трубки переливу. Водотік перекривається.
- Щоб проконтролювати рівень баку, періодично відкривається трубка контролю. Якщо вода з неї біжить, рівень у порядку, якщо ні – потрібно зробити підживлення.
Більш складний механізм контролю включає поплавковий механізм, що автоматично стежить за рівнем і при необхідності підливає теплоносій в бачок.
Закрита система
Для того, щоб закачати воду або антифриз у систему опалення закритого типу, потрібно більш витончений механізм, ніж просто відкриття крана та подача з водопроводу. Оскільки теплоносій циркулює в герметичному контурі і постійно перебуває під тиском 0,5-3 бар. Сучасні котли оснащені манометрами для візуального контролю користувача, а також приладами безпеки – для автоматичного контролю роботи обладнання.
Роль такого пристрою у закритих системах виконує аварійний клапан. Якщо тиск перевищить норму, теплоносій буде скинутий у каналізацію чи спеціальний резервуар. Більш того, якщо тиск буде нижче норми, датчики тиску також не дадуть запуститися агрегату. Щоб відновити тиск до нормального рівня, існують спеціальні модулі підживлення.
При цьому організація підживлення закритої системи потребує вирішення наступних 2-х завдань:
- Забезпечення необхідного тиску для закачування .
Для накачування теплоносій повинен надходити з будь-якого джерела. Якщо врахувати, що тиск у системі близько 2-3 бар, то нагнітатися воно має ще більший натиск – близько 4-5 бар. Найпростіший спосіб вирішення цієї проблеми, коли в контурі застосовується звичайна вода, і водопровід має необхідні показники внутрішнього тиску.
Тоді система просто підключається через кран та зворотний клапан до трубопроводу, а користувачеві залишиться тільки стежити за зростанням та досягненням показника манометра та вчасно перекрити подачу. Сучасні моделі котлів оснащені спеціальними клапанами автоматичного підживлення, тому власнику не доводиться обтяжувати себе цією процедурою.
Цілком інша справа, коли в будинку немає водопроводу або його тиск недостатньо, а також коли використовується антифриз або водний розчин солей. У такому випадку до арсеналу обслуговуючого обладнання додається резервуар для зберігання теплоносія та насос з показником тиску, що перевищує системне.
- Правильна підготовка теплоносія .
Жодна сучасна система опалення закритого типу не зможе довго функціонувати, якщо в якості теплоносія в неї безпосередньо заправлятиметься звичайна водопровідна або свердловинна вода. Як мінімум, вона має пройти механічне очищення від твердих нерозчинних домішок. Для цієї мети повинен застосовуватись фільтр механічного очищення. При цьому якщо вода, що подається в будинок, вже проходить подібну очистку, то потік, що надходить для підживлення, все ж таки слід додатково очищати.
Корисне відео
Інша поширена проблема – підвищена жорсткість води. Утворюється вона нерозчинними солями, які при нагріванні в системі здатні утворювати відкладення у вигляді накипу та забивати струм теплоносія. Для усунення таких наслідків застосовуються такі методи:
- Хімічне пом'якшення реагентами. Солі осідають на дні ємностей або осідають у фільтрах.
- Установки з іонообмінними смолами.
- Фільтри-пом'якшувачі, що встановлюються на побутову посудомийну та пральну техніку.
- Фільтрування за типом зворотного осмосу.
Зверніть увагу! Якщо жорсткість води не дуже висока або середня, то на функціональність закритої системи опалення, що працює без протікання, вона не вплине особливим чином. Нерозчинні солі швидко відкладуться тонким шаром на труби та теплообмінники, але при цьому не вплинуть на ККД системи загалом. Інша річ – проточні пластинчасті теплообмінники. У них через великий обсяг води, що пропускається, відкладення з часом тільки наростатимуть і врешті-решт просто заб'ють весь просвіт.
Корисне відео
Місце розташування підживлювального вузла
Підживлення відкритої системи краще і найпростіше робити зверху - через розширювальний бак. У той же час початкове закачування все ж таки рекомендується робити з нижньої точки. Так як це дозволить витіснити з контуру основну частину повітря.
У закритих системах підкачування дозволяється робити з будь-якої точки, оскільки теплоносій циркулює по герметичному контуру. Однак навіть у такому випадку є спеціальні рекомендації щодо місця розташування точки та виконання самої процедури підживлення:
- Сучасні моделі настінних та компактних котлів вже оснащені спеціальними точками заправки та підживлення.
- Для підживлення необхідно вибирати місце поряд з краном зливу в нижній точці системи.
- Оптимальний варіант розташування вузла підживлення – у зворотному трубопроводі поруч із розширювальним бачком. Це дасть можливість системі відразу реагувати на наростання тиску, а також виключити гідроудари.
Корисне відео
- Якщо підживлення здійснюється через зворот, то котел повинен бути вимкнений. В іншому випадку попадання холодного теплоносія на розігрітий теплообмінник може призвести до термічної деформації останнього. Це особливо актуально для чавунних моделей.
- Автоматичне підживлення для котла з чавунним теплообмінником краще здійснювати через прямий колектор.
- По можливості підживлення краще робити через гідрострілку, щоб холодний теплоносій швидко перемішувався з гарячим та виключав тепловий шок для теплообмінника.
- На котлах конденсаційного типу підживлення бажано встановлювати у зворотну магістраль – підвищення ККД системи.
- За наявності в системі бойлера непрямого нагріву, що використовується для гарячого водопостачання будинку, допускається підводити з нього розігріту воду для живлення через зворотну магістраль.
Довідка! Сучасні моделі котлів офіційних виробників оснащуються технічною документацією, що включає важливу технічну інформацію. Це насамперед схема правильної обв'язки із зазначенням місця розташування вузла підживлення.
Корисне відео
Висновок
Автономна система опалення заснована на принципі передачі тепла теплоносієм, нагрітому в теплообміннику, радіаторам, а потім поверніть його через обернену в охолодженому вигляді котел для повторного нагрівання і запуску в систему. Існують системи відкритого чи природного типу та закриті чи примусові. По-перше теплоносій переміщається самопливом, по-друге під тиском з допомогою насоса.
Як теплоносій у них може використовуватися вода, тосол, пропіленгліколь і розсіл. Кожна рідина має свої особливості та рекомендації до застосування. При виборі теплоносія розглядаються такі характеристики:
- Питома теплоємність.
- Діапазон робочих температур.
- В'язкість.
- Корозійна активність.
- Змащувальна здатність.
- Хімічна активність.
- Безпека навколишнього середовища.
Зниження рівня теплоносія може відбуватися внаслідок таких причин, як – витік, випаровування, втрати з повітровідвідників та ремонт або обслуговування фільтрів, скидання аварійним датчиком. Підживлення систем відкритого та закритого типу має свої особливості та алгоритм дій. Відкрита підживлюється через розширювальний бак, розташований у верхній точці системи, закрита через клапан з нижнього положення, найчастіше по зворотній магістралі. При цьому до вибору місця встановлення вузла підживлення висуваються спеціальні вимоги.
