Uzavřený topný systém: typická schémata a princip instalace

Hlavním rysem, kterým se uzavřený topný systém liší od otevřeného, ​​je jeho izolace od vlivů prostředí. Toto schéma zahrnuje oběhové čerpadlo, které stimuluje pohyb chladicí kapaliny. Schéma postrádá mnoho nevýhod, které jsou vlastní otevřenému topnému okruhu.

Vše o výhodách a nevýhodách uzavřených schémat vytápění se dozvíte přečtením článku, který jsme navrhli. Důkladně prověřuje možnosti zařízení, specifika montáže a provozu uzavřených systémů. Pro samostatné řemeslníky je uveden příklad hydraulického výpočtu.

Informace předložené ke kontrole vycházejí ze stavebních předpisů. Pro optimalizaci vnímání obtížného tématu je text doplněn o užitečná schémata, sbírky fotografií a videonávody.

Princip činnosti uzavřeného systému

Teplotní expanze v uzavřeném systému jsou kompenzovány použitím membránové expanzní nádoby, naplněné vodou během ohřevu. Při chlazení se voda z nádrže vrací do systému, čímž se udržuje konstantní tlak v okruhu.

Tlak vzniklý v uzavřeném topném okruhu při instalaci je přenášen do celého systému. Cirkulace chladicí kapaliny je nucená, takže tento systém je energeticky závislý. Bez oběhového čerpadla nedojde k pohybu ohřáté vody potrubím ke spotřebičům a zpět do generátoru tepla.

Hlavním rozdílem mezi topným systémem uzavřeného typu a otevřeným analogem je přítomnost membránové expanzní nádrže, která vylučuje přímý kontakt chladicí kapaliny s atmosférou

V domácích tradicích se expanzní nádoba pro topné okruhy vyrábí v červené barvě. V prodeji najdete šedé a bílé importované verze

Při použití uzavřené expanzní nádoby, expanzní nádoby, je zabráněno odpařování vody cirkulující podél okruhu a je omezena tvorba usazenin na vnitřních stěnách potrubí a zařízení.

V důsledku nedostatečného odpařování a minimalizace usazenin na vnitřních plochách zařízení, potrubí, armatur se snižuje zatížení kotle a čerpadla, což výrazně prodlužuje jejich životnost

Uzavřené možnosti výstavby topných systémů se používají u všech typů kotlů pracujících na dostupné druhy paliva

Uzavřený systém musí obsahovat bezpečnostní skupinu skládající se z tlakového pojistného ventilu, odvzdušňovacího ventilu a manometru

Uzavřená expanzní nádrž je zvolena tak, aby její objem poskytoval prostor pro expanzi ohřáté chladicí kapaliny

Expanzomaty jsou instalovány jak v nově budovaných topných systémech, tak v modernizovaných verzích s čerpadlem oběhu chladiva

Specifika uzavřeného topného okruhu
Expanzní nádoba pro topné systémy
Výhody uzavřeného systému
Šetrné podmínky pro vybavení
Uzavřený okruh v tandemu s kotli
Bezpečnostní skupina v uzavřeném schématu
Pravidla pro výběr uzavřené nádrže
Vhodný typ systémů k instalaci

Základní prvky uzavřené smyčky:

• kotel;
• odvzdušňovací ventil;
• termostatický ventil;
• radiátory;
• trubky;
• expanzní nádrž není v kontaktu s atmosférou;
• vyvažovací ventil;
• kulový ventil;
• čerpadlo, filtr;
• bezpečnostní ventil;
• manometr;
• kování, spojovací materiál.

Pokud je dodávka energie do domu nepřerušená, pak uzavřený systém funguje efektivně. Často je design doplněn o „teplé podlahy“, které zvyšují jeho účinnost a přenos tepla.

Toto uspořádání umožňuje nedodržet určitý průměr potrubí, snížit náklady na nákup materiálů a neumisťovat potrubí do svahu, což zjednodušuje instalaci. Čerpadlo musí přijímat kapalinu o nízké teplotě, jinak je jeho provoz nemožný.

Topný okruh uzavřeného typu obsahuje některé části, které se používají i v jiných typech systémů

Tato možnost má také jednu negativní nuanci – zatímco při konstantním sklonu vytápění funguje i při absenci napájení, pak při přísně vodorovné poloze potrubí uzavřený systém nefunguje. Tato nevýhoda je kompenzována vysokou účinností a řadou kladných aspektů oproti jiným typům otopných soustav.

Instalace je poměrně jednoduchá a možná v místnosti jakékoli velikosti. Není třeba izolovat potrubí, pokud je v okruhu termostat, lze nastavit teplotní režim. Pokud je systém správně navržen, pak nedochází k žádné ztrátě chladicí kapaliny, a tedy ani důvodu k jejímu doplňování.

Nepochybnou výhodou uzavřeného topného systému je, že teplotní rozdíl mezi přívodem a zpátečkou umožňuje zvýšit životnost kotle. Potrubí v uzavřeném okruhu je méně náchylné ke korozi. Při nutnosti delšího odstavení topení v zimě je možné do okruhu načerpat místo vody nemrznoucí kapalinu.

Nejčastěji používané systémy uzavřeného typu jsou voda, i když funkci chladiva mohou plnit i nemrznoucí kapaliny, pára, plyny, které mají potřebné vlastnosti

Ochrana systému před vzduchem

Teoreticky by vzduch do uzavřeného topného systému vstupovat neměl, ale ve skutečnosti je tam stále přítomen. Jeho akumulace je pozorována, když jsou potrubí a baterie naplněny vodou. Druhým důvodem může být odtlakování kloubů.

V důsledku výskytu vzduchových kapes se přenos tepla systémem snižuje. Pro boj s tímto jevem jsou v systému zahrnuty speciální ventily a odvzdušňovací ventily.

Pokud se v systému nehromadí vzduch, odvzdušňovací plovák zablokuje výfukový ventil. Když se v plovákové komoře nahromadí vzduchový uzávěr, plovák přestane držet výstupní ventil, což způsobí únik vzduchu mimo zařízení

Aby se minimalizovala pravděpodobnost vzniku vzduchových kapes, je třeba při plnění uzavřeného systému dodržovat určitá pravidla:

1. Vodu přivádějte zdola nahoru. Chcete-li to provést, položte potrubí tak, aby se voda a uvolněný vzduch pohybovaly stejným směrem.
2. Nechte odvzdušňovací ventily otevřené a vypouštěcí ventily vody zavřené. S postupným nárůstem chladicí kapaliny tedy vzduch uniká otevřenými větracími otvory.
3. Zavřete odvzdušňovací ventil, jakmile jím začne protékat voda. Pokračujte v procesu plynule, dokud nebude okruh zcela naplněn chladicí kapalinou.
4. Spusťte čerpadlo.

Pokud má topný okruh hliníkové radiátory, pak jsou nutné odvzdušňovací otvory na každém z nich. Hliník při kontaktu s chladicí kapalinou vyvolává chemickou reakci doprovázenou uvolňováním kyslíku. U částečně bimetalických radiátorů je problém stejný, ale vzniká mnohem méně vzduchu.

V horním bodě je instalován automatický odvzdušňovací ventil. Tento požadavek je vysvětlen skutečností, že vzduchové bubliny v kapalných látkách vždy proudí vzhůru potrubím, kde jsou shromažďovány zařízením pro odstraňování vzduchu.

Ve 100% bimetalových radiátorech se chladicí kapalina nedostane do kontaktu s hliníkem, ale profesionálové i v tomto případě trvají na přítomnosti odvzdušňovacího otvoru. Specifické provedení ocelových deskových otopných těles je již ve výrobním procesu vybaveno odvzdušňovacími ventily.

Na starých litinových radiátorech se vzduch odstraňuje pomocí kulového ventilu, ostatní zařízení jsou zde neúčinná.

Kritickými body v topném okruhu jsou ohyby potrubí a nejvyšší body systému, proto jsou v těchto místech instalována zařízení pro odvod vzduchu. V uzavřeném okruhu se používají Mayevského ventily nebo automatické plovákové ventily, které umožňují odvětrání vzduchu bez lidského zásahu.

Tělo tohoto zařízení obsahuje polypropylenový plovák připojený přes vahadlo k cívce. Jak se plováková komora plní vzduchem, plovák klesá a po dosažení spodní polohy otevře ventil, kterým vzduch uniká.

Voda vstoupí do objemu zbaveného plynu, plovák se vyřítí nahoru a uzavře cívku. Aby se dovnitř nedostaly nečistoty, je kryta ochranným uzávěrem.

Tělo ručních i automatických výdechů je vyrobeno z kvalitního materiálu, který nepodléhá korozi. Chcete-li odstranit vzduchový uzávěr, otočte kuželem proti směru hodinových ručiček a uvolněte vzduch, dokud syčení nepřestane.

Existují modifikace, kde tento proces probíhá jinak, ale princip je stejný: plovák je ve spodní poloze – uvolňuje se plyn; plovák je zvednutý – ventil je uzavřen, vzduch se hromadí. Cyklus se automaticky opakuje a nevyžaduje přítomnost člověka.

Hydraulický výpočet pro uzavřený systém

Aby nedošlo k omylu s výběrem potrubí podle průměru a výkonu čerpadla, je nutný hydraulický výpočet systému.

Efektivní provoz celého systému není možný bez zohlednění hlavních 4 bodů:

1. Stanovení množství chladiva, které je potřeba dodat do topných zařízení, aby byla zajištěna daná tepelná bilance v domě bez ohledu na venkovní teplotu.
2. Maximální snížení provozních nákladů.
3. Snížení finančních investic na minimum v závislosti na zvoleném průměru potrubí.
4. Stabilní a tichý chod systému.

Tyto problémy pomohou vyřešit hydraulické výpočty, které vám umožní vybrat optimální průměry potrubí s ohledem na ekonomicky oprávněné průtoky chladicí kapaliny, určit hydraulické tlakové ztráty v jednotlivých úsecích, propojit a vyrovnat větve systému. Toto je složitá a časově náročná, ale nezbytná fáze návrhu.

Pravidla pro výpočet průtoku chladicí kapaliny

Výpočty jsou možné, pokud je k dispozici tepelně technický výpočet a po výběru radiátorů podle výkonu. Tepelně technické výpočty musí obsahovat přiměřené údaje o objemu tepelné energie, zatížení a tepelných ztrátách. Pokud tato data nejsou k dispozici, výkon radiátoru se bere na základě plochy místnosti, ale výsledky výpočtu budou méně přesné.

Trojrozměrný diagram se snadno používá. Všem prvkům na něm jsou přiřazena označení, která zahrnují označení a čísla v pořadí

Začínají schématem. Je lepší to provést v axonometrické projekci a vykreslit všechny známé parametry. Průtok chladicí kapaliny je určen vzorcem:

G = 860q/∆t kg/h,

kde q je výkon radiátoru kW, ∆t je teplotní rozdíl mezi vratným a přívodním potrubím. Po určení této hodnoty se pomocí Shevelevových tabulek určí průřez potrubí.

Chcete-li použít tyto tabulky, musí být výsledek výpočtu převeden na litry za sekundu pomocí vzorce: GV = G /3600ρ. Zde GV označuje průtok chladicí kapaliny v l/s, ρ je hustota vody rovna 0.983 kg/l při teplotě 60 stupňů C. Z tabulek můžete jednoduše vybrat průřez potrubí bez provedení úplného výpočtu.

Shevelevovy tabulky značně zjednodušují výpočet. Zde jsou průměry plastových a ocelových trubek, které lze určit na základě znalosti rychlosti chladicí kapaliny a jejího průtoku

Posloupnost výpočtu je snazší pochopit pomocí jednoduchého schématu, které zahrnuje kotel a 10 radiátorů. Diagram je nutné rozdělit na části, kde jsou průřez potrubí a průtok chladicí kapaliny konstantními hodnotami.

První úsek je vedení vedoucí od kotle k prvnímu radiátoru. Druhým je úsek mezi prvním a druhým radiátorem. Třetí a následující oddíly jsou rozlišeny stejným způsobem.

Teplota od prvního k poslednímu zařízení postupně klesá. Pokud je v první sekci tepelná energie 10 kW, pak když projde první radiátor, chladicí kapalina mu dodá určité množství tepla a ztracené teplo se sníží o 1 kW atd.

Průtok chladicí kapaliny lze vypočítat pomocí vzorce:

Q=(3.6xQuch)/(сх(tr-to))

Zde Qch je tepelné zatížení oblasti, c je měrná tepelná kapacita vody, která má konstantní hodnotu 4,2 kJ/kg x s, tr je teplota horkého chladiva na vstupu, to je teplota ochlazovaného chladicí kapalina na výstupu.

Optimální rychlost pohybu horkého chladiva potrubím je od 0,2 do 0,7 m/s. Pokud je hodnota nižší, objeví se v systému vzduchové kapsy. Tento parametr je ovlivněn materiálem výrobku a drsností uvnitř trubky.

V otevřených i uzavřených topných okruzích se používají trubky z černé a nerezové oceli, mědi, polypropylenu, polyethylenu různých modifikací, polybutylenu atd.

Když je rychlost chladiva v doporučených mezích, 0,2-0,7 m/s, budou pozorovány tlakové ztráty od 45 do 280 Pa/m v potrubí polymeru a od 48 do 480 Pa/m v ocelových trubkách.

Vnitřní průměr potrubí v sekci (din) je určen na základě velikosti tepelného toku a teplotního rozdílu na vstupu a výstupu (∆tco = 20 stupňů C pro schéma 2trubkového vytápění) nebo průtoku chladiva. Na to existuje speciální tabulka:

Pomocí této tabulky, se znalostí teplotního rozdílu mezi vstupem a výstupem a také průtoku, je snadné určit vnitřní průměr potrubí

Při výběru okruhu byste měli uvažovat samostatně o jedno- a 2-trubkovém okruhu. V prvním případě se vypočítá stoupačka s největším množstvím zařízení a ve druhém se vypočítá zatížený okruh. Délka místa je převzata z plánu nakresleného v měřítku.

Přesné hydraulické výpočty může provádět pouze odborník příslušného profilu. Existují speciální programy, které vám umožní provádět všechny výpočty týkající se tepelných a hydraulických charakteristik, které můžete použít při návrhu topného systému pro váš domov.

Výběr oběhového čerpadla

Účelem výpočtu je získat tlak, který musí čerpadlo vyvinout, aby přemístilo vodu systémem. Chcete-li to provést, použijte vzorec:

P = Rl + Z

• P je tlaková ztráta v potrubí v Pa;
• R – specifický třecí odpor v Pa/m;
• l je délka potrubí v konstrukčním řezu vm;
• Z—tlaková ztráta v „úzkých“ úsecích v Pa.

Tyto výpočty jsou zjednodušeny stejnými Shevelevovými tabulkami, ze kterých můžete zjistit hodnotu třecího odporu, pouze 1000i bude nutné přepočítat pro konkrétní délku potrubí. Pokud je tedy vnitřní průměr trubky 15 mm, délka úseku je 5 m a 1000i = 28,8, pak Rl = 28,8 x 5/1000 = 0,144 Bar. Po nalezení hodnot Rl pro každou sekci jsou sečteny.

Hodnota tlakové ztráty Z pro kotel i radiátory je v pasportu. Pro ostatní odpory odborníci doporučují vzít 20% Rl, poté sečíst výsledky pro jednotlivé sekce a vynásobit faktorem 1,3. Výsledkem bude požadovaný tlak čerpadla. Pro jedno- a 2-trubkové systémy je výpočet stejný.

Čerpadlo se instaluje tak, aby jeho hřídel byla ve vodorovné poloze, jinak se nelze vyhnout tvorbě vzduchových kapes. Montují ho na americké, aby se dal v případě potřeby snadno sejmout

V případě, že je čerpadlo vybráno na základě stávajícího kotle, použije se vzorec: Q=N/(t2-t1), kde N je výkon topné jednotky ve W, t2 a t1 jsou teplota chladicí kapaliny na výstupu z kotle a na zpátečce, resp.

Jak vypočítat expanzní nádrž?

Výpočet spočívá v určení množství, o které se objem chladicí kapaliny zvýší během jejího ohřevu z průměrné pokojové teploty + 20 stupňů C na provozní teplotu – od 50 do 80 stupňů. Tyto výpočty nejsou snadné, ale existuje jiný způsob, jak problém vyřešit: odborníci doporučují vybrat nádrž o objemu rovnajícím se 1/10 celkového množství kapaliny v systému.

Expanzní nádrž je velmi důležitým prvkem systému. Přebytečné chladivo, které při své expanzi nasaje, šetří potrubí a kohoutky před prasknutím

Tyto údaje zjistíte z pasů zařízení, které uvádějí kapacitu vodního pláště kotle a 1 sekci radiátoru. Poté se vypočítá plocha průřezu trubek různých průměrů a vynásobí se odpovídající délkou.

Výsledky se sečtou, sečtou se k nim údaje z pasů a odebere se 10 % z celku. Pokud celý systém pojme 200 litrů chladicí kapaliny, pak je potřeba expanzní nádrž o objemu 20 litrů.

Pokud se nechcete ponořit do složitých výpočtů, je expanzní nádrž pro topné okruhy do 150 litrů vybrána tak, aby její celková kapacita nepřesáhla 10% celkového objemu chladicí kapaliny

Diskové expanzní nádoby jsou vyráběny bez membrány. Objem přístrojů je od 6 do 12 litrů, v malé kotelně zaberou minimální prostor

Vertikálně orientované membránové nádrže o objemu 6 až 35 litrů se vyrábí bez opěrných nohou. V zařízeních do 18 l nelze membránu vyměnit

Expanzní nádoby o objemu 35 až 700 l jsou instalovány na nosných nohách. Všechny membránové odrůdy se neliší ve struktuře