Водяная система отопления. Защита от накипи


Защита от накипи системы отопления

Назначение системы отопления — передавать теплоту, вырабатываемую отопительным котлом, в помещения, которые нужно обогревать.

Отопительная система — это взаимосвязанная совокупность устройств и элементов, предназначенная для нагрева воздуха в помещении до установленной температуры и поддержания её в заданных пределах в течение необходимого времени.

Основными частями отопительной системы являются теплогенератор (отопительный котел), теплопровод и отопительные приборы.

Самой дорогой составляющей является котел отопления, его цена составляет до 80% от стоимости всей отопительной системы.

money_calculator50—80% в цене всего оборудования отопительной системы — это котел отопления. Установив аппарат Рапресол-1 стоимостью 6900 руб на обратной линии, перед отопительным котлом (после циркуляционного насоса), Вы увеличиваете срок службы оборудования и отопительных приборов, экономите средства на промывку системы отопления, ремонт котельного оборудования, снижаете теплопотери.

Среда, которая осуществляет перенос теплоты от теплогенератора к отопительным приборам, называется теплоносителем.

Теплоносителем могут служить жидкость, пар или воздух. Отсюда разделение систем отопления по виду теплоносителя — на жидкостные, паровые и воздушные.

Водяная система отопления частного дома

В загородных домах обычно применяют отопительные системы, имеющие самостоятельный генератор тепла – отопительный котел небольшого размера. Наиболее надежной считается водяная система отопления.

Основное преимущество водяной системы отопления по сравнению с паровой —  простота регулирования теплоподвода к отопительным приборам (радиаторам и конвекторам).

В водяных системах отопления в качестве теплоносителя используется аэрированная и умягченная вода .

Основной  недостаток воды при использовании в качестве теплоносителя – содержащиеся в ней соли жесткости. Они разрушительно действуют на металлические части водяной системы отопления, способствуют образованию накипи , затрудняющей работу системы. При нагреве жесткой воды проблема усугубляется.

По данным специалистов из Великобритании, вода с жесткостью 7,5 мгэкв/л, нагретая до 60ºC , при  расходе 3,5 л/мин образует в год 4,8 кг накипи. При нагреве до 80 º С при тех же условиях — образуется уже 29,9 кг накипи.

Накипь возникает в результате реакции кальция, магния и кремния с металлом труб и образует твердый слой на их внутренней поверхности, препятствуя теплопередаче. Чтобы преодолеть тепловое сопротивление накипи, приходится повышать температуру труб. Это приводит к их перегреву и образованию трещин.

Растут потери тепловой энергии, при толщине слоя накипи в 3 мм КПД котла снижается на 25%. Накипь также образуется в элементах котловой автоматики, циркуляционных насосах, отопительных приборах и может привести к выходу их из строя.

Еще одним большим минусом воды является высокая точка замерзания, поэтому в качестве теплоносителя она может быть использована только при положительных температурах.

Поэтому воду часто заменяют солевыми растворами и антифризами. Но солевые растворы нежелательно использовать в системах водяного отопления из-за их повышенного коррозионного воздействия.

Антифризы представляют собой охлаждающие жидкости с довольно невысокой точкой замерзания. Благодаря этому свойству водяная система отопления с применением антифриза может быть запущена в эксплуатацию в любое время года (даже зимой).

Самыми популярными считаются антифризы на основе водных растворов этиленгликоля.

Циркуляционное давление в водяной системе отопления

Теплоотдача различных нагревательных приборов, а также температура воздуха в жилом помещении при одинаковых технических параметрах находятся в зависимости от трех характеристик:

  • объема поступающего в отопительный прибор теплоносителя;
  • температуры теплоносителя;
  • гидростатического давления, которое двигает теплоноситель по трубам.

Если давление в водяной системе отопления невысокое, то она не может нормально работать.

Гидростатическое давление дает возможность преодолевать помехи, вызываемые трением теплоносителя о стенки труб, местными сопротивлениями в отводах, тройниках, кранах, отопительных приборах и водогрейных котлах.

Величина помехи из-за трения о стенки труб зависит от скорости воды, диаметра и длины труб. Чем длиннее трубопровод, тем большим будет сопротивление.

Величина местного сопротивления в главных узлах водяной системы отопления зависит от скорости воды, изменения диаметра труб и количества воды в отводах, тройниках, вентилях и крестовинах, а также от изменения направления движения воды.

По принципу циркуляции теплоносителя водяные системы отопления можно разделить на 2 группы:

  • отопительные системы с естественной циркуляцией;
  • отопительные системы с принудительной циркуляцией.

Отопительные системы с естественной циркуляцией

Движение теплоносителя возникает под действием гравитационной силы, возникающей за счет разности плотности теплоносителя в подающих и обратных трубах.Поскольку плотность горячей воды меньше, она значительно легче холодной. Разность плотности охлажденной и горячей воды создает в отопительной системе гидростатический напор, дающий теплоносителю возможность перемещаться от источника нагревания к радиаторам (или трубам) и обратно. То есть происходит вытеснение горячей воды холодной.

Вода нагревается в отопительном котле, становится более легкой и вследствие этого поднимается по подающему трубопроводу (главному стояку) вверх. Оттуда она поступает в разводящие подающие стояки и попадает в отопительные приборы.

По мере продвижения по трубам вода остывает, становится тяжелее. После этого охлажденная вода от отопительных приборов движется в обратном направлении, т. е. спускается вниз по обратным стоякам и общей обратной магистрали, снова попадает в отопительный котел, откуда вытесняет легкую нагретую воду.

Поскольку разность нагретой и охлажденной воды постоянно существует, то отопительная система функционирует беспрерывно.

Циркуляционный напор в отопительной системе зависит от двух факторов:

  • разности температур нагретой и охлажденной воды. Как правило, температура горячей воды в системе равна 95° С, охлажденной – 70° С. Для защиты подающей магистрали и недопущения падения температуры воды, а значит и уменьшения гидростатического давления в системе, главный стояк закрывают теплоизоляционным материалом. Обратные магистрали монтируют без утеплителя, т. к. только в этом случае вода будет охлаждаться до нужной температуры и создавать циркуляционный напор;
  • от места нахождения отопительных приборов по отношению к  источнику нагрева (отопительный котел). Известно, что чем выше расположен отопительный прибор над отопительным котлом, тем больше будет значение циркуляционного давления. Значит, циркуляционное давление отопительных приборов, находящихся на втором этаже, будет значительно выше, чем то же значение приборов первого этажа. Отопительные приборы, расположенные на одном уровне с отопительным котлом или стоящие ниже его, нагреваются слабо и воздух в помещениях прогревают плохо. Оптимальное расстояние между центрами отопительного котла и отопительного прибора должно равняться 3 м.

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя подразделяются на системы с верхней и нижней разводкой. Различаются они расположением подающей магистрали.

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя – нижняя разводка.

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя – нижняя разводка. 1 – котел; 2 – воздушная линия (главный стояк); 3 – разводящая линия; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная линия; 7 – расширительный бак; 8 – сигнальная линия; 9 – уклон

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя – верхняя разводка

Отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя – верхняя разводка. 1 – котел; 2 – воздушная линия (главный стояк); 3 – разводящая линия; 4 – горячие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – обратная линия; 7 – расширительный бак; 8 – сигнальная линия; 9 – уклон

Традиционная отопительная система c естественной циркуляцией теплоносителя имеет в своем составе следующее оборудование:

  • водогрейный котел;
  • горелку;
  • обвязку котла;
  • расширительный бак;
  • отопительные приборы.

Достоинства отопительных систем с естественной циркуляцией:

  • равномерное распределение нагретого воздуха в жилых помещениях, что дает дополнительный комфорт.
  • саморегуляция системы отопления (изменения температуры и плотности воды);
  • простота устройства и обслуживания;
  • отсутствует вибрации и шум (так как в отопительной системе нет циркуляционного насоса);
  • долгий срок службы системы отопления.

Недостатки:

  • большой диаметр труб, что ведет к значительному расходу стройматериалов;
  • большие затраты на установку отопительной системы;
  • значительные энергозатраты, т. е. большой расход топлива;
  • большие затраты времени на включение системы отопления;
  • отсутствие возможности регулировки температуры нагретого воздуха;
  • частые случаи замерзания воды в трубопроводах, смонтированных в неотапливаемых помещениях;
  • неэстетичный вид проложенного трубопровода из-за большого диаметра труб.

Поэтому отопительные системы с естественной циркуляцией теплоносителя часто оказываются малоэффективными и экономически невыгодными.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией

Движение теплоносителя по трубопроводам происходит за счет работы циркуляционного насоса, который обеспечивает бесперебойную работу в отопительной системы и подключается к обратной магистрали. Это продляет срок службы всех узлов, контактирующих с горячей водой. Также к обратной магистрали подключают и расширительный бак.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией используют в многоэтажных коттеджах, т. к. наличие насоса позволяет намного увеличивать длину трубопроводов, а также применять новые монтажные схемы отопительной системы.

Но использовать отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя можно только в тех случаях, когда имеется возможность бесперебойной подачи электроэнергии, потому что циркуляционные насосы работают от сети.

Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя а – нижняя разводка

Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя а – нижняя разводка: 1 – котел; 2 – главный стояк; 3 – расширительный бак; 4 – сигнальная линия; 5 – подающая линия; 6 – воздухосборник; 7 – подающие стояки; 8 – обратные стояки; 9 – обратная линия; 10 – насос; 11 – расширительная труба;

Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя б – верхняя разводка

Отопительные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя б – верхняя разводка: 1 – котел; 2 – подающая линия; 3 – обратная линия; 4 – подающие стояки; 5 – обратные стояки; 6 – воздушная линия; 7 – воздухосборник; 8 – расширительный бак; 9 – насос; 10 – расширительная труба

Традиционная отопительная система c принудительной подачей теплоносителя имеет в своем составе следующее оборудование:

  • водогрейный котел;
  • горелку;
  • обвязку котла;
  • автоматику;
  • циркуляционный насос;
  • расширительный бак;
  • отопительные приборы.

Достоинства системы отопления с принудительной циркуляцией:

  • большая теплоотдача;
  • незначительные потери теплоносителя на испарение;
  • возможность использования труб небольшого диаметра, что значительно сокращает расход материалов и время на монтаж системы;
  • из-за небольшой разницы в температуре нагретого и охлажденного теплоносителя отопительный котел работает в оптимальном режиме, что намного увеличивает его срок службы;
  • наличие регулировки мощности всей системы отопления и температуры воздуха в помещениях.

Таким образом, отопительная система с принудительной циркуляцией теплоносителя намного удобнее в эксплуатации и обслуживании.

Двухконтурная система, помимо отопления, нагревает и водопроводную воду.