Ūdens apkures sistēma ar piespiedu cirkulāciju: shēmas, realizācijas varianti, tehniskās nianses

Daudzi mūsdienīgi ūdens apsildes risinājumi mājām prasa sūkņu grupas izmantošanu. Apsildes sistēmas ar piespiedu cirkulāciju projektēšana un uzstādīšana jāveic, ņemot vērā tehniskos aspektus, kas rodas siltumnesēja ātras kustības dēļ.

Augsts spiediens apsildes kontūrā ļauj realizēt daudzas sadales shēmas. Piekritīsiet, tā ir svarīga priekšrocība apsildes sistēmai ar piespiedu cirkulāciju. Tomēr šādas shēmas izveide prasa kvalitatīvu projektēšanu.

Mēs jums pastāstīsim, pēc kādiem raksturlielumiem izvēlas sistēmas galvenos darba mezglus, kā arī detalizēti aprakstīsim iespējamos maģistrāles sadales variantus un apsildes kontūra organizācijas veidus.

Sistēmas galveno mezglu tehniskās īpatnības

Piespiedu shēma atšķiras no dabiskās, pievienojot vienu vai vairākus cirkulācijas sūkņus. Spiediena un siltumnesēja kustības ātruma palielināšanās dēļ mainās mezglu veidošanas un kontūra elementu izvietojuma noteikumi.

Šis fakts ir jāņem vērā, lai nodrošinātu kvalitatīvu apsildi ar piespiedu cirkulāciju.

Vispārīgās prasības sūkņu grupai

Cirkulācijas sūkņus izvēlas, pamatojoties uz prasībām attiecībā uz pārsūknējamā ūdens tilpumu (kubikmetri stundā) un spiedienu (metri). Abu parametru aprēķins ir atkarīgs no apsildāmās mājokļa kubatūras un apkures veida, kā arī no ūdens kontūra garuma un tā cauruļu diametra.

Sūknis jāizvēlas tā, lai tā parametri nebūtu “precīzi pieguloši” sistēmas prasībām. Tas ļaus nepieciešamības gadījumā pievienot kontūram elementus, nenomainot sūkni.

Galvenokārt sūkņi ir paredzēti 220 voltu spriegumam, bet ir arī tādi, kas atbalsta 12 voltus. Sprieguma svārstību gadījumā nepieciešams uzstādīt stabilizatoru, lai novērstu ierīces bojājumu.

Biežu elektrības atslēgumu gadījumā jāparūpējas par nepārtrauktas barošanas avota pieejamību. Nav nepieciešams ņemt jaudīgu UPS – privātmāju apkurei reti izmanto ierīces, kas patērē vairāk par 150 vatiem stundā.

Nosacīti cirkulācijas sūkņus var iedalīt divos veidos pēc motora novietojuma. Ierīcēm ar sauso rotoru ir augstāka lietderības koeficients, bet tām ir paaugstināts trokšņa līmenis un zemāks kalpošanas laiks nekā ierīcēm ar mitro rotoru.

Ja sistēmas izvietojums nodrošina iespēju dzesēšanas šķidruma dabiskai kustībai pa kontūru, tad sūknis jāuzstāda caur “apvadu” (bypass). Šādā gadījumā, ja tas sabojājas vai elektrība tiek atslēgta, ir iespējams pārslēgt apkuri uz gravitācijas cirkulācijas režīmu.

Caur nestrādājošu sūkni ūdens arī var pārvietoties, tomēr tas radīs spēcīgu pretestību tā kustībai.

Sūkņa modeļa izvēle konkrētai apkures sistēmai tiek veikta, nosakot darba punktu un tā atbilstību nepieciešamajiem dzesēšanas šķidruma plūsmas ātruma lielumiem (+)

Īpaši aktuāla ir sūkņa apstāšanās problēma, izmantojot krāsns vai kamīna apkuri. Šajā gadījumā krāsns turpinās sildīt siltummaini, un iespējama ūdens vārīšanās tajā un visas sistēmas ilgstoša bojāšanās.

Labāk veikt sūkņa uzstādīšanu uz atgaitas caurules, jo zemāka ūdens temperatūra ļaus pagarināt tā kalpošanas laiku. Ja nav iespējams uzstādīt sūkni citā vietā, izņemot uz caurules, kas iziet no katla, tad jāizmanto sūknis ar keramikas blīvēm.

Lai gan tie iztur temperatūru līdz 110°C, tomēr, sistēmai vāroties, arī tiem var rasties darbības problēmas.

Uzstādot sūkni kontūrā caur apvedceļu, var panākt ne tikai normālus darba apstākļus pēc dabiskās cirkulācijas principa, bet arī iespēju noņemt sūkni, neizlejot ūdeni.

Noderīga informācija par cirkulācijas sūkņu izvēli apkures sistēmai ir sniegta rakstos:

1. Cirkulācijas sūkņa izvēle: ierīce, veidi un sūkņa izvēles noteikumi apkurei
2. Cirkulācijas sūknis apkurei: desmit labāko modeļu saraksts un padomi pircējiem

Katlu un krāšņu izvēles smalkumi

Elektrisko un gāzes katlu, ilgstošas degšanas krāšņu izmantošana kā siltuma ģeneratoru ir pievilcīga no siltuma padeves kontroles vienkāršības viedokļa caur siltummaini.

Cietā kurināmā krāšņu izmantošana, īpaši pašdarinātu konstrukciju, var radīt nepietiekamu vai pārmērīgu siltuma izdalīšanos. Tomēr to izmantošana bieži ir pamatota degvielas lētuma un pieejamības dēļ.

Tagad ir pieejamas daudzas elektrisko un gāzes katlu modeļi ar integrētu sūkni. No vienas puses, iebūvētā cirkulācijas sistēma ir pielāgota katla jaudai un ļauj neiegādāties un neuzstādīt atsevišķu sūkni. No otras puses, ja iebūvētais sūknis sabojājas, to nebūs tik vienkārši salabot vai nomainīt kā atsevišķu.

Elektriskais katls ar integrētu sūkni ir gatavs un kompakts risinājums tā iekļaušanai piespiedu cirkulācijas shēmā

Prasības katlam, izmantojot piespiedu cirkulāciju, ir tādas pašas kā dabiskajai cirkulācijai:

• Katla jaudas aprēķins – rādītājam jāapmierina mājas apkures vajadzības skarbākajos apstākļos konkrētai vietai. Vēlams neliels jaudas krājums (10-20%) iespējamo nepārvaramas varas apstākļu dēļ, kas var rasties apkures sistēmā.
• Siltumnesēja vārīšanās novēršana siltummainī. Šo prasību, izmantojot kombināciju “krāsns – sūknis”, ir vieglāk izpildīt nekā gravitācijas šķidruma kustības modelī.

Lai novērstu ūdens vārīšanos katla siltummainī, pietiek uzstādīt jaudas regulēšanu atkarībā no izejošā šķidruma temperatūras. Šī metode darbojas jebkura veida cirkulācijā.

Cietā kurināmā katla darba režīma vadības bloks ietver sūkņa palaišanas funkciju, kad tiek sasniegta kritiskā temperatūra pie siltummaiņa izejas.

Krāsnīm ar dabisko cirkulāciju nav iespējams novērst dzesēšanas šķidruma vārīšanos, ja tiek iekrauts pārmērīgs degvielas daudzums. Vienīgā iespēja, ja ir sūknis, ir palielināt caur siltummaini plūstošā šķidruma apjomu.

Turklāt šādu avārijas novēršanas sistēmu var padarīt automātisku, izmantojot termostatu un sūkņa ātruma regulēšanas bloku.

Ūdens kontūra uzstādīšana un pārbaude

Apkures shēmā, izmantojot piespiedu cirkulāciju, ūdens ātrums būs lielāks nekā gravitācijas modelī. Tāpēc, saglabājot vienādus ēkas apkures parametrus, var izmantot mazāka diametra caurules. Tas samazina ūdens apkures izmaksas attiecībā uz caurulēm, veidgabaliem un armatūru.

Turklāt mazāka diametra kontūra elementus ir vieglāk paslēpt tehnoloģiskajās nišās vai iekļaut telpu interjerā.

Salīdzinot ar dabisko cirkulāciju, šķidruma staba hidrostatiskajam spiedienam pievienosies palielināts plūsmas hidrodinamiskais spiediens. Tāpēc, lai izvairītos no noplūžu veidošanās vai vēl jo vairāk no sistēmas pārrāvuma, ir jāievēro daži noteikumi.

Pārejot no gravitācijas cirkulācijas uz piespiedu, ir jānovērš visas, pat nelielas noplūdes kontūrā. Palielinoties spiedienam, noplūdes ātrums pieaugs, kas papildus problēmām telpā izraisīs dzesēšanas šķidruma daudzuma samazināšanos un tā pārmērīgu aerāciju (piesātināšanu ar gaisu).

Pirms apkures sezonas sākuma ir jāveic kontūra stiprības hidrauliskie testi ar maksimāli izmantoto vai pat nedaudz augstāku spiedienu. Tas ļaus atklāt problēmas un novērst tās pirms aukstuma iestāšanās, kad ilgstoša apkures apturēšana remontam nav vēlama.

Apkures radiatoru noplūde var notikt visnegaidītākajās vietās, un problēmas novēršana prasīs daudz laika, tāpēc labāk ir iepriekš pārbaudīt sistēmas integritāti.

Tā kā dzesēšanas šķidruma kustības ātrums būs lielāks par 0,25 m/s, saskaņā ar SNiP 41-01-2003 nav nepieciešamības uzturēt nemainīgu cauruļu slīpumu gaisa noņemšanai no kontūra. Tāpēc ar piespiedu cirkulāciju cauruļu un radiatoru uzstādīšana ir nedaudz vienkāršāka nekā ar gravitācijas shēmu.

Apsildes varianti ar piespiedu cirkulāciju

Piespiedu cirkulācijas izmantošana ļauj atkāpties no sadales projektēšanas principa, kurā obligāti jāņem vērā hidrostatiskā spiediena starpība, kas nepieciešama gravitācijas shēmas darbībai.

Tas piešķir mainīgumu ūdens kontūra ģeometrijas modelēšanā un sniedz iespēju izmantot tādus risinājumus kā kolektoru apkure vai lielas platības grīdas apsilde.

Augšējās un apakšējās sadales izmantošana

Jebkuru apkures shēmu var nosacīti attiecināt uz augšējo vai apakšējo sadali. Augšējā sadalē karstais ūdens paceļas virs apkures ierīcēm un, plūstot lejup, silda radiatorus. Apakšējā sadalē karstais ūdens tiek padots no apakšas. Katram variantam ir savas pozitīvās puses.

Augšējo sadali izmanto arī dabiskajā cirkulācijā. Tāpēc šāda veida apkures kontūri ļauj izmantot abus cirkulācijas veidus. Tas, pirmkārt, sniedz izvēles iespēju, un, otrkārt, palielina sistēmas uzticamību.

Elektroenerģijas atslēgšanas vai sūkņa bojājuma gadījumā ūdens kustība kontūrā tiks turpināta, kaut arī ar mazāku ātrumu.

Labs spiediens ļauj izdarīt izvēli starp augšējo un apakšējo sadali, ņemot vērā cauruļu, kas piegādā dzesēšanas šķidrumu radiatoriem, izvietošanas ērtību (+)

Izmantojot apakšējo sadali, kopējais cauruļu garums ir mazāks, kas samazina sistēmas izveides izmaksas. Turklāt nav nepieciešamības izvietot stāvvadus augšējā stāvā, kas ir labi no telpu dizaina viedokļa. Apakšējo karstā ūdens padeves cauruli ierīko vai nu pagrabā, vai pirmā stāva grīdas līmenī.

Viencaurules pieslēguma shēmu dažādības

Viencaurules shēma izmanto vienu un to pašu cauruli karstā ūdens padevei radiatoriem un aukstā ūdens novadīšanai uz apkures katlu. Ar šādu sadali gandrīz uz pusi samazinās izmantoto cauruļu garums, samazinās veidgabalu un noslēgarmatūras daudzums.

Tomēr radiatoru sildīšana notiek secīgi, tāpēc, aprēķinot sekciju skaitu, jāņem vērā pakāpeniska piegādātā dzesēšanas šķidruma temperatūras samazināšanās.

Secīgs radiatoru pieslēgums, izmantojot vienu cauruli dzesēšanas šķidruma padevei, bieži tiek izmantots mūsdienu mājās, lai samazinātu materiālu izmaksas un vienkāršotu uzstādīšanas darbus.

Viencauruļu shēmas var tikt realizētas horizontālā un vertikālā variantā. Piespiedu cirkulācijas gadījumā, izmantojot vertikālos stāvvadus, karstā ūdens padevi var veikt ne tikai no augšas, bet arī no apakšas.

Izvēlēties konkrēto variantu ietekmē ne tikai cauruļu izvietošanas ērtība, bet arī maksimāli pieļaujamais radiatoru skaits uz viena viencauruļu kontūra stāvvada.

Apkures radiatorus var pieslēgt divos veidos:

• Secīgs pieslēgums – dzesēšanas šķidrums plūst cauri visiem radiatoriem. Šajā gadījumā ir nepieciešams minimāls cauruļu skaits, taču, ja nepieciešams atvienot vienu no radiatoriem, būs jāaptur visa sistēmas atzara.
• Pieslēgums caur apvadu (bypass) – dzesēšanas šķidrums var plūst garām radiatoram pa uzstādīto atzarojumu. Izmantojot krānu sistēmu, var novirzīt plūsmu garām radiatoram, ļaujot veikt tā remontu vai demontāžu, neapturot apkuri.

Viencauruļu shēmu bieži izmanto apkurē, taču, ja ir liels radiatoru skaits, to vienmērīgai uzsildīšanai izmanto citu variantu.

Viencauruļu shēmām ir daudz realizācijas variantu piespiedu cirkulācijā, tāpēc izvēlēties piemērotu risinājumu konkrētai telpu ģeometrijai ir samērā viegli (+)

Divcaurules varianta izmantošanas veidi

Apkures kontūra shēmu, kurā izmanto otru cauruli atdzisušā ūdens novadīšanai uz katlu, sauc par divcauruļu sistēmu. Cauruļu garums palielinās, tāpat kā savienojumu un ierīču skaits.

Tomēr sistēmai ir būtisks pluss – katram radiatoram tiek padots vienādas temperatūras dzesēšanas šķidrums. Tas padara divcauruļu variantu ļoti pievilcīgu.

Ūdens apkurē ar piespiedu cirkulāciju izmanto gan horizontālo, gan vertikālo izvadu. Turklāt vertikālajā variantā ir iespējama karstā ūdens augšējā un apakšējā padeve.

Divcauruļu ūdens padeves un novadīšanas shēma kopā ar radiatora diagonālo pieslēgumu nodrošina maksimālu siltuma atdevi telpā

Tā kā visiem radiatoriem padodamā ūdens temperatūra ir vienāda, kontūru ģeometrija ir atkarīga tikai no šādiem faktoriem:

• materiālu taupīšana – cauruļu garuma un savienojumu skaita samazināšana;
• kontūra izvadīšanas vieglums caur sienām un pārsegumiem;
• estētiskā pievilcība – iespēja iekļaut apkures elementus telpu interjerā.

Atkarībā no karstā un atdzisušā ūdens kustības divcauruļu shēmas iedala divos veidos:

1. Līdzteces. Kustība abās caurulēs notiek vienā virzienā. Siltumnesēja aprites ciklam ir vienāds garums visiem radiatoriem šajā sistēmas daļā, tāpēc to sildīšanas ātrums ir vienāds.
2. Strupceļu. Līdzteces shēmā radiatori, kas atrodas tuvāk katlam, uzsilst ātrāk. Tomēr sistēmām ar piespiedu cirkulāciju tas nav īpaši svarīgi, jo ūdens ātrums kontūrā ir ievērojams.

Izvēloties starp līdzteces un strupceļu variantu, vadās pēc atgaitas caurules izvietošanas ērtuma nosacījuma. Vertikālajās shēmās ar apakšējo izvadījumu iegūst strupceļu sistēmu, bet ar augšējo – līdzteces.

Apsildes sadales kolektora izmantošana

Vēl viens populārs apkures organizēšanas veids pašlaik ir kolektoru shēmas izveide. Zināmā mērā šo shēmu var dēvēt par divcauruļu sistēmas paveidu, lai gan tā tiek izmantota arī viencauruļu apkures kontūru organizēšanā.

Tomēr karstā siltumnesēja sadale un atdzesētā savākšana notiek nevis no galvenā stāvvada, bet no īpašām sadales mezglu ierīcēm – kolektoriem. Šāda sistēma stabili darbojas tikai ar piespiedu cirkulācijas izmantošanu.

Starveida izvadījums, salīdzinot ar divcauruļu, prasa kolektoru, lielāku kopējo cauruļu garumu, lielāku veidgabalu un noslēgarmatūras daudzumu.

Divcauruļu sistēmas sadales mezgls ir sarežģīta padeves un atgaitas kolektoru kombinācija, ar kuru palīdzību tiek veikta temperatūras un spiediena ziņā sabalansēta siltumnesēja padeve.

Katra ierīces atzara baro vienu apkures elementu vai to nelielu grupu. Atzari parasti atrodas zem grīdas, katru daudzstāvu ēkas stāvu apkalpo viens centrā uzstādīts kolektors.

Neskatoties uz acīmredzamajām šāda apkures organizēšanas varianta priekšrocībām, kolektoru sistēmai ir divi būtiski trūkumi:

• vislielākais cauruļvadu garums, tāpēc šis ūdens kontūra organizēšanas variants prasa ievērojamus naudas ieguldījumus;
• kontūra izmaiņu sarežģītība – caurules šādā variantā parasti ir novietotas zem grīdas vai sienās, tāpēc, ja nepieciešams pievienot apkures ierīces, veikt jebkādas korekcijas būs ļoti grūti.

Visi kolektori parasti tiek montēti īpašā skapītī, jo tur atrodas arī noslēgarmatūra, un tai ir nepieciešama piekļuve. Krānu izvietošana vienā vietā ir ļoti ērta.

Ja nepieciešams ieslēgt vai izslēgt radiatorus, vai rodas ārkārtas situācija, pietiek ar piekļuvi skapim, un nav nepieciešams apmeklēt visas telpas.

Sadales kolektori var būt vienkāršas struktūras, kas sastāv no divām ķemmēm un minimāla slēgarmatūras. Sarežģīti mezgli var ietvert arī automātiskos termostatus, elektroniskos vārstus, maisītājus, automātiskās gaisa izlaišanas ierīces, sensorus un vadības blokus, ūdens notecināšanas vārstu, atsevišķu cirkulācijas sūkni.

Šīs sistēmas visprecīzāk var regulēt temperatūru mājā, bet tām ir nepieciešama laba izpratne par ūdens apkures pamatiem un niansēm.

Apsilde ar siltās grīdas palīdzību

Par vienu no komfortablākajiem apkures veidiem uzskata siltās grīdas organizāciju. Jāatzīmē, ka šāda dzīvojamo istabu, dušas telpu, virtuves un citu telpu apkures varianta montāža ir pietiekami sarežģīta.

Ūdens siltā grīda lielā platībā ir iespējama tikai ar piespiedu cirkulācijas organizāciju, jo ir jāizveido spiediens garā šauru cauruļu sistēmā.

Spiediens ir nepieciešams, lai pārvarētu šauru cauruļu pretestību ar daudziem līkumiem. Turklāt ir jāsasniedz spiediens, kas ļauj izvadīt gaisu no siltās grīdas caurulēm, kas ir novietotas horizontāli.

Pastāv liels skaits cauruļu ieguldīšanas kombināciju:

• mazām istabām tiek izmantotas shēmas ar vienu ieeju karstajam ūdenim un izeju atdzesētajam;
• lielām telpām tiek organizētas sarežģītākas siltās grīdas sistēmas, izmantojot sadales kolektoru.

Bieži vien siltās grīdas kontūras fragmentiem tiek uzstādīti atsevišķi cirkulācijas sūkņi.

Kolektora izmantošana ir pamatota lielām siltās grīdas platībām, kad aprēķini rāda, ka viena caurule var netikt galā ar apkuri

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Detalizēts divcauruļu un pietiekami sarežģītas divstāvu mājas apkures shēmas izklāsts:

Slēgta tipa sistēma trīsstāvu mājai uz gāzes katla bāzes:

Sūkņu izmantošana ūdens apkurē telpās ievērojami atvieglo kontūra projektēšanu, padarot iespējamus variantus, kas nav pieejami gravitācijas modelī. Pareiza iekārtu izvēle ļaus atrisināt dzīvojamās telpas apkures jautājumu, padarot šo procesu ērtu un vienkāršu.

Vai ir ko piebilst, vai radušies jautājumi par apkures sistēmas organizāciju ar piespiedu cirkulāciju? Lūdzu, atstājiet komentārus pie publikācijas un piedalieties diskusijās. Saziņas forma atrodas apakšējā blokā.