От чего зависит выбор теплоносителя
Существуют газообразные и жидкие теплоносители. Жидкий, в отопительных конструкциях — самый распространённый.
От условий эксплуатации напрямую зависит выбор той или иной жидкости, заливаемой в систему.
Холодной зимой есть опасность замерзания воды, что влечёт за собой разрывы в трубах.
Решением могут стать незамерзающие при низких температурах жидкости — допустим, антифриз.
Важно! Выбирайте теплоноситель ещё на стадии проектирования отопительной системы — от этого зависит и тип конструкции ОС, и параметры котла
Выбирая теплоноситель, обращают внимание на 3 фактора:
- Режим и условия эксплуатации отопления в течение года. Если зимой планируется круглосуточное отопление без перерывов газовым котлом — можно заливать воду, даже в условиях суровой зимы. Но если хозяева часто отсутствуют, или же используют электрокотёл, а с электричеством в регионе бывают перебои — то всё это сигнал к тому, что нужно заливать в ОС незамерзающие жидкости.
Внимание! При использовании антифризов и прочих «незамерзаек» делают усиленную герметизацию системы, потому что утечки теплоносителя небезопасны
- Температура максимального разогрева жидкости при работе с определённым котлом.
- Приемлемая частота смены теплоносителя. Антифриз полностью заменяют раз в 5 лет. Некоторые производители указывают на 3-летнюю периодичность.
При выборе жидкого теплоносителя специалисты советуют пользоваться такими критериями:
- Безопасность. Жидкость должна быть негорючей и нетоксичной при испарениях для живых существ.
- Высокая теплопроводность. Когда носитель максимально аккумулирует тепло от котла для отдачи его в радиаторах.
- Широкий диапазон работы. Чем шире расстояние между крайними точками — закипания и замерзания, тем лучше.
- Инертность к химсоставу труб и прокладок. Теплоноситель не должен вступать в реакцию с материалом элементов отопительной системы.
- Антикоррозийные свойства. Теплоноситель не должен вызвать коррозию и оставлять большое количество накипи в трубах и каналах котла и всей системы.
- Характеристики вязкости и текучести должны соответствовать готовности к дополнительным тратам. Следует учесть, что для жидкостей с повышенной вязкостью и пониженной текучестью ставят более мощные насосы в систему отопления.
- Стабильность химического состава. Теплоноситель не должен разлагаться на составляющие с течением времени или под воздействием температур, не давать осадков и менять своих характеристик: теплоёмкости, текучести, вязкости.
- Скорость и эффективность. Обеспечивать быстрый запуск СО и по максимуму перемещать количество тепла за минимум времени.
- Экономичность. Стоимость с учётом его доступности и сроков его полной смены в системе должна быть экономически оправдана.
1 Особенности систем отопления
В системах открытого типа расширительный бак необходимо устанавливать в самой верхней точке. Жидкость, находящаяся в контуре, контактирует с воздухом. В закрытых типах расширительный бак в своей конструкции имеет герметичную мембрану. Теплоноситель изолирован от воздуха.
Заполнить систему отопления двухконтурного котла можно таким образом:
- 1. Обычной водопроводной водой. Она поступает через подпитку в самую нижнюю точку.
- 2. Антифризом. При этом жидкость подаётся из какого-либо резервуара.
- 3. Ручным наливом через верх. Для этого применяется насос.
- 4. С помощью ручного насоса через подпиточный вход.
Большинство людей, проживающих в частных домах, знают один наиболее простой способ (он же является и наихудшим) правильно залить воду в систему отопления открытого типа. Теплоноситель подаётся через расширительный резервуар. Жидкость поступает с небольшими интервалами, чтобы воздух успевал уходить.
Основные типы теплоносителей
Система отопления.
Принцип работы системы отопления заключается в том, что теплоноситель перемещается от источника тепла к конечной точке по трубам, обогревая их. От типа и устройства отопительного оборудования зависит вид применяемого теплоносителя, в качестве которого могут выступать жидкости и газы.
Наибольшую популярность получили жидкостные теплоносители:
- Вода – самый доступный и дешевый ресурс. По статистике около 70% отопительных систем используют воду, которая имеет высокий показатель плотности и теплоемкости. Кроме того, данный вид теплоносителя получил такую популярность, благодаря своим свойствам, таким как низкая вязкость, высокий коэффициент передачи тепла, а также простая регулировка температуры. Основным недостатком является способность замерзать при нулевой температуре. Если в системе отопления замерзнет вода, то это приведет к разрыву труб и выходу из строя всего оборудования.
- Антифризы – этот тип теплоносителя получил не такое широкое распространение как вода, и его использование составляет 5%. Применяется для отопления административных зданий и жилых домов, где система отопления не позволяет использовать воду ввиду повышенной опасности появления коррозии. Главным достоинством антифриза является замерзание при морозах в 60 – 70 градусов.
В качестве теплоносителя используются следующие газы:
- Водяной пар – в основном применяется в промышленных зданиях, поскольку в жилых и общественных зданиях его использование запрещено. Водяной пар поддерживает температуру отопительных приборов на уровне 100 градусов, по санитарным нормам этот показатель не должен превышать 80 градусов.
- Дымовые газы – токсичны, поэтому в последнее время используются только для нагрева воды и в целях экономии электроэнергии для получения источника тепла.
- Воздух — характеризуется малой теплоемкостью, поэтому для его перемещения по отопительной системе требуются большие энергозатраты. Наиболее рентабельно использовать воздух как теплоноситель при условии, что он выполняет одновременно две функции: отопление и вентиляцию.
В настоящее время в качестве теплоносителя внедряют органические жидкости, которые обладают отличными показателями по уровню замерзания и обладают низкой вязкостью. Однако широкого распространения они пока не получили, из-за высокой стоимости и дефицитности.
Пример системы автоматической подпитки
На рынке представлена масса оборудования для решения вопроса подпитки систем отопления. Хотите получить автоматическую, бесперебойно функционирующую, надежную установку? Ее можно «собрать» из таких элементов:
- емкости с резьбовой крышкой;
- насоса-дозатора;
- реле давления;
- жесткой всасывающей линии с датчиком уровня;
- воздушного клапана для выпуска воздуха;
- штуцера для заливки теплоносителя в емкость, укомплектованного заглушкой (предотвращает попадание в емкость твердых частиц);
- инжекционного клапана для присоединения к системе циркуляции;
- гибкой трубки;
- датчика нижнего уровня для сигнализации об отсутствии жидкости в емкости подпитки;
- электрической мешалки, предотвращающей возможное разделение теплоносителя на фракции.
Грамотно смонтированный из вышеперечисленных компонентов узел будет высокоэффективен в отношении поддержания требуемого давления в отопительном контуре, а также полностью сочетаем с контуром кондиционирования помещений. Установка автоматически «устранит» все штатные потери в системах: по соединениям, по уплотнениям насосов, на арматуре. Она совсем «не капризна» в отношении теплоносителя: хорошо работает как с водой, так и с гликолесодержащими жидкостями.
Функционирует данный узел по такому принципу:
- Через штуцер либо горловину в емкость заливается вода/гликоль и вода в соответствующей пропорции/готовый раствор.
- Насос установки подпитки подключается к сети и с малой производительностью закачивает теплоноситель в систему, тем самым обеспечивая равномерное ее заполнение.
- При достижении давления в системе заданного значения подкачка автоматически прекращается.
- При падении давления реле включает насос, возвращающий системе стабильность.
Открытая и закрытая системы отопления: принцип заполнения
Открытая система оснащается расширительным бачком в своей верхней точке. Поверхность жидкости-теплоносителя в нем непосредственно соприкасается с атмосферным воздухом. Закрытая система оснащена мембранным расширительным бачком, герметически изолированным от атмосферы.
Отопительные системы любого типа можно заполнять следующим образом:
- водопроводной водой, подаваемой в нижнюю точку системы – через подпиточный вентиль;
- водой (дистиллированной) или антифризом, подавая жидкость из емкости (колодца, водоема):
- наливом вручную и/или посредством насоса в верхнюю точку (штуцер под воздухоотводчик или через открытый расширительный бак);
- закачиванием насосом через нижнюю точку – подпиточный вход.
Многим домовладельцам известен простейший (и наихудший!) способ заполнения открытых систем через расширительный бачок. Вода/антифриз заливаются внутрь с перерывами для выпускания воздуха. Повторять этот способ в закрытых системах, используя патрубки верхних воздухоотводчиков, не рекомендуется. Воздух, изначально заполняющий систему, проходит вверх через слой заливаемой воды, растворяясь в ней. Воздушные пробки, препятствующие току воды по трубам и радиаторам, будут вам гарантированы.
Тогда как заполнить систему отопления закрытого типа? Рекомендуемым способом заполнения любых систем отопления является подача жидкости под давлением (из водопровода или емкости посредством насоса) через нижний подпиточный вентиль.
Расположение узла подпитки системы отопления.
Полезные советы
Чтобы исключить произвольное изменение потока воды, в области входа-выхода циркуляционного насоса крепится запорная арматура. Соединительные узлы должны быть обработаны «герметиком», сто повысит производительность всей отопительной системы.
Чтобы быстро и правильно установить насосную помпу, нужны подобранные соединения и резьбы. Для сокращения времени поисков всех необходимых деталей, посмотрите в магазинах сантехники специальное устройство с уже подобранными крепежными элементами. После завершения процесса монтажа насосной установки система заполняется водой или другим теплоносителем.
Перед тем, как запустить систему, следует открыть центральный клапан для удаления воздушных пробок – о полном удалении воздуха из системы оповестит появившаяся вода.
О количестве и поломках
Количество циркуляционных насосов, необходимых для обогрева частного дома, можно определить исходя из всей длины трубопровода. Если его длина составляет около 80 м, то вполне достаточно одного. При превышении этой длины нужно подумать об увеличении числа насосов в системе.
Причинами выхода из строя циркуляционных насосов могут стать неправильная установка, произвольное расположение подводки кабеля и клеммного модуля, а также несоблюдение правил эксплуатации котла отопления
Чтобы избежать неисправностей, важно не игнорировать процедуры регулярного выпуска воздуха и позаботиться о хорошей очистке системы от механических частиц
Но следует помнить, что все поломки циркуляционного насоса должны исправлять специалисты. Поэтому если неисправности уже появились и обнаружены, то лучше всего обратиться в ремонтную службу.
Заполнение закрытой отопительной системы
Закрытую отопительную систему используют чаще всего. Отличие ее от открытой заключается в строении расширительного бачка. В закрытом отопительном комплексе расширитель герметичен, и заполнение системы производится иным способом.
Для начала подготавливают все необходимые материалы и инструменты. В том числе: объемный бак, шланги для перекачки воды из бака в систему, хомуты для прочной фиксации шлангов, плоскогубцы для установки хомутов, вибрационный бытовой насос, чтобы принудительно наполнить систему водой.
Схема удаления воздуха из системы отопления.
Перед закачкой нужно герметично скрепить насос с подготовленными шлангами при помощи хомутов. Подготовленный бак наполнить водой и расположить около крана заполнения системы. Насос также должен располагаться рядом. Шланг, забирающий воду, следует опустить в бак, а шланг, подающий перекачанную воду, закрепляют хомутом на заливочном кране. Краны и заслонки для развоздушивания отопительного комплекса должны быть открытыми. Включить насос и начать подачу воды в трубы. На манометре давление должно постепенно расти. Когда весь контур заполнится, показания манометра должны будут достигнуть двух атмосфер. После насос следует отключить. Отсоединить шланги и перекрыть заливочный кран.
Если нет возможности использовать насос для заполнения отопительного комплекса, то можно воспользоваться водопроводом. Схема достаточно похожа на описанную выше. Достаточно прикрепить один конец шланга для забора воды к водопроводному крану, а другой конец — к заливочному в систему и постепенно открыть сначала заливочный, а затем водопроводный. За давлением в этом случае придется следить дополнительно при помощи отдельного манометра.
Заключительной операцией заполнения системы водой станет удаление излишнего воздуха из ее контура. В современных установках предусмотрены специальные устройства для такой цели. Развоздушить систему можно, используя это устройство на байпасе.
Заполнение отопительной системы будет наиболее удобным при работе двух человек, поскольку нужно одновременно на протяжении всего процесса заполнения контролировать уровень давления в системе и работу насоса, находясь около крана закачки, и следить за герметичностью и процессом развоздушивания радиаторов отопления.
Требования к теплоносителю для водяного отопления
Чтобы правильно выбрать теплоноситель, стоит учитывать основные требования, которые к нему предъявляются:
Теплоноситель не должен быть токсичным, ведь время от времени в системе могут случаться протечки, и ремонт не должен быть сопряжён с опасностью для здоровья.
Не допускается также использование в качестве жидкости для отопления пожароопасных и взрывоопасных веществ.
Высокий показатель теплоёмкости, который обеспечивает эффективный перенос тепла от котла к радиаторам.
Разброс температур от отметки замерзания до точки кипения должен быть максимально большим, чтобы минимизировать вероятность аварий.
Жидкость не должна разъедать уплотнения или приводить к коррозии в трубах и радиаторах.
Когда лучше использовать воду в открытом или закрытом типе отопления
Идеальным теплоносителем для системы отопления на дровах или угле является вода. Если используется отопительная система закрытого типа, то для неё подойдёт даже обычная водопроводная вода из крана. Она образует тончайший слой накипи на трубах, но это происходит однократно после заполнения контура теплоносителем. В закрытой системе испарения жидкости нет, и доливать её приходится крайне редко, а малое количество осадка никак не влияет на эффективность отопления.
В системы открытого типа требуется регулярно доливать воду, а значит — количество накипи увеличивается. Чтобы предотвратить этот процесс, используют дистиллированную или очищенную воду.
Дистиллят продаётся в магазинах, но стоит он недешево, поэтому на практике вместо него часто берут фильтрованную питьевую воду.
Теплоёмкость воды составляет примерно 1 кал/г*°C, то есть килограмм воды, нагретый до 90 °C и остывший в радиаторе до 70 °C отдаст в помещение 20 ккал тепловой энергии. По этому показателю вода значительно превосходит все существующие теплоносители.
У воды есть и другие преимущества:
У воды есть один условный недостаток: если систему отопления не запустить при наступлении морозов, вода в ней замёрзнет, что приведёт к разрушению труб и выходу котла из строя. Поэтому в тех системах, где есть вероятность простоя в зимнее время, в качестве теплоносителя используется антифриз.
Применение антифриза
В отличие от воды, незамерзающую жидкость не нужно сливать из отопительной системы в случае простоя в зимнее время, поскольку антифриз не теряет текучести при отрицательных температурах. Все антифризы представляют собой вещества на основе многоатомных спиртов, их свойства различаются в зависимости от химического состава. К прочим плюсам антифризов относятся следующие:
- Даже если температура опускается ниже рабочего уровня антифриза, последний не затвердевает и не расширяется подобно воде, благодаря чему не повреждается система отопления.
- В состав антифризов добавляют специальные присадки, которые уменьшают их химическую активность, подавляют пенообразование и предотвращают появление накипи внутри системы.
- Срок службы всех «незамерзаек» до 5 лет, далее требуется их замена.
При всех достоинствах антифризов у них есть и недостатки:
- Теплоёмкость примерно на 15% ниже, чем у воды.
- Из-за повышенной вязкости требуется более мощный циркуляционный насос.
- Этилен- и пропиленгликоль разрушительно действуют на цинк, поэтому нельзя применять их в оцинкованных трубах.
Важно! Для электродных котлов можно использовать не все марки антифриза. Перед покупкой «незамерзайки» внимательно прочитайте в инструкции к котлу, какие теплоносители с ним можно использовать, иначе прибор снимут с гарантии
На основе этиленгликоля
Теплоносители на основе этиленгликоля стоят недорого, но обладают огромным недостатком — высокой токсичностью. Отравление может наступить не только при попадании внутрь организма, но и при вдыхании паров вещества или при его контакте с кожей.
Фото 1. Теплоноситель на основе этиленгликоля Аргус-Галан, 20 кг, производитель — «Галан», Россия.
Эта жидкость характеризуется повышенной текучестью, поэтому при малейшем нарушении герметичности она способна вытечь наружу, что представляет опасность для людей и животных. Поэтому антифризы данного типа используются для обогрева нежилых помещений, а для частных домов рекомендуются другие теплоносители.
Важно! Категорически запрещено заливать «незамерзайки» на основе этиленгликоля в открытые системы отопления, где токсичное вещество будет испаряться из расширительного бака. Не используются такие жидкости и в двухконтурных системах, где есть вероятность их попадания в ёмкости для горячей воды
Не используются такие жидкости и в двухконтурных системах, где есть вероятность их попадания в ёмкости для горячей воды.
Солевой раствор
Для отопительных систем открытого типа с естественной циркуляцией теплоносителя одним из возможных вариантов теплоносителя является концентрированный раствор поваренной соли, хлористого кальция или прочих минеральных солей. Он используется во избежание промерзания труб отопительного контура в зимнее время. Причем чем сильнее концентрация соли, тем ниже температура промерзания раствора.
Технические характеристики рассола:
- довольно низкая теплоемкость – раствор с концентрацией соли в 30 % отдает 2700 Дж/кг·град;
- малая вязкость;
- очень высокая коррозионная активность – стальные трубы очень быстро «прогорают» от постоянного контакта с солью;
- отсутствие токсинов;
- коэффициент термического расширения – 0,03 %/град;
- низкая цена соли.
5 Принцип работы автоматической подкачки
Для организации автоматической подпитки системы отопления предварительно следует приобрести следующие детали и устройства: редукционный клапан, 3 шаровых вентиля, 2 тройника, трубу для монтирования байпаса.
В конструкцию редуктора входят следующие элементы:
- пружинный клапан с уплотнителями;
- регулятор давления, работающий в диапазоне давления от 0,5 до 4 бар;
- шаровой вентиль;
- обратный клапан.
В специализированных магазинах можно приобрести уже собранный редуктор с манометром, показывающим значение давления в схеме отопления. Иногда такие конструкции встроены в котловое оборудование, что освобождает его владельца от лишних хлопот и затрат.
Кроме редуктора, собирается конструкция с байпасом и вентилями для проведения технического обслуживание редукционного клапана. В закрытой схеме отопления узел подпитки можно ставить где угодно, но обычно его монтируют на обратный трубопровод перед котловым оборудованием.
Это облегчает контроль над изменением давления теплоносителя. При падении давления в трубопроводах клапан автоматически срабатывает и запускает работу подкачивающего насоса.
Как только будет достигнуто рабочее давление, клапан самостоятельно отключит подкачку. Таким образом, автоматическая подпитка позволяет обезопасить от аварийных ситуаций отопление загородного дома.
Куда ставить
Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.
Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления
Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве
Остальное неважно
По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.
Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.
Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет
Принудительная циркуляция
Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).
Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.
Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией
Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.
Естественная циркуляция
Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.
Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией
Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.
Особенности монтажа
Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».
Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.
