Давление в системе отопления многоэтажного и частного дома: нормативы, причины перепада

От чего зависит давление в системах отопления закрытого типа, причины перепадов. Показатели напора в многоквартирных домах и частных коттеджах.

Ознакомительная информация по теме

Первым делом предлагаем рассмотреть, зачем создавать в трубопроводах избыточное давление (выше атмосферного) и в чем оно измеряется. Начнем с конца: величину напора воды в закрытой системе отопления принято отображать в таких единицах:

• 1 Бар = 10 м водного столба;
• 1 МПа равняется 10 Бар или 100 м вод. ст.;
• 1 кгс/см² – то же, что и 1 техническая атмосфера (Атм.) = 0.98 Бар.

Для справки. Килограмм-сила на см² — размерность, часто используемая во времена СССР. На данный момент давление принято измерять в более удобных метрических единицах – МПа или Bar.

Упрощенная схема отопления 3-этажного особняка

Далее, представьте себе трехэтажный коттедж с высотой потолков 3 м, который необходимо обогревать в зимний период. Для этого на обоих этажах выполняется установка батарей, подключенных к общему стояку, идущему от котла, что и показано на схеме. Реальное давление в получившейся закрытой системе отопления сложится из трех составляющих:

1. Столб воды в трубопроводе давит с силой, равной его высоте. В нашем примере это 6 м или 0.6 Бар (0.06 МПа).
2. Напор, создаваемый циркуляционным насосом. Он заставляет теплоноситель двигаться с нужной скоростью и преодолевать сопротивление трех сил: тяжести, трения жидкости о стенки труб и препятствия в виде арматуры и фитингов (сужений, тройников, поворотов и тому подобное).
3. Дополнительный напор, возникающий от теплового расширения жидкости. Практика показывает, что холодная вода с температурой 10 °С после нагрева до 100 °С прибавляет около 5% от первоначального объема.

Примечание. Статическое давление столба жидкости изменяется в зависимости от места измерения. При отключенном насосе манометр в нижней точке системы покажет максимальное значение – 0.6 Бар, а в верхней – ноль.

Тепловое расширение жидкости

Очень важный момент. Чтобы подать в помещения требуемое количество тепла, необходимо обеспечить нужную температуру воды и ее расход – два основных параметра работы водяного отопления. Возникающий при этом напор – лишь следствие работы системы, а не причина. Теоретически, он может быть каким угодно, лишь бы выдержали радиаторы и котельная установка.

Отсюда возникает понятие, что такое рабочее давление в системе отопления: это максимально допустимое значение, прописанное в технической документации оборудования – котла или батарей. Нормативные документы требуют, чтобы в частных домах оно не превышало 0.3 МПа, хотя некоторые дешевые агрегаты не способны выдержать и 0.2 МПа.

Важность давления

Большинство систем центрального отопления закрыты. Это означает, что нет открытых вентиляционных отверстий для размещения расширения и сжатия воды, когда она нагревается и охлаждается. Вместо этого система герметизирована и находится под давлением, чтобы компенсировать эти изменения. Давление имеет решающее значение для правильной работы отопления. Важно знать какое давление должно быть в отопительной системе.

У большинства котлов есть способ обнаружения, если давление выключено. Они отключатся, когда давление упадет слишком низко, а некоторые модели сделают то же самое, когда давление будет слишком высоким. Поэтому, если давление слишком низкое, котел выключится, и не будет горячей воды. В качестве альтернативы, высокое давление в котле создает ненужную нагрузку, и система может выйти из строя.

Зачем нужно давление?

Давление в отопительной системе – процесс воздействия теплоносителя на стенки котла, труб, радиаторов. До того как вода заполнит трубопровод, оно равно атмосферному (1 бар). Этот показатель меняется, как только жидкость начинает заливаться в трубопровод и прогреваться. Теплоноситель расширяется, давление увеличивается до нормального уровня.

Надежное и эффективное функционирование отопительной конструкции зависит от значений давления. Оно обеспечивает ей предельно высокую производительность, гарантирует попадание энергоносителя в трубопровод всех квартир многоэтажного дома. Этот параметр определяет скорость потока воды и, соответственно, интенсивность теплообменного процесса между конструктивными составляющими системы отопления. Поэтому чем выше его показатели, тем больше КПД отопительной системы.

Стабильное давление сокращает уровень теплопотерь, способствует доставке воды почти с той же температурой, которую она получает при нагреве в отопительных приборах.

Почему система должна быть под давлением?

Давление отопительной системы — важный показатель. Основные причины учёта давления в системе:

• Правильная подача тепла. При грамотном распределении давления, тепло будет учитывать расход и экономить бюджет, а также обеспечивать достаточный уровень тепла без перебоев;
• Долговечность приборов отопления. Эффективное давление не повредить агрегаты и инструменты отопительной системы: радиаторы, трубы, краны, котлы и так далее. Отопительные системы закладываются на начальных уровнях строительства и ремонт или переделка повлечёт за собой огромные расходы и потери времени и комфорта.
• Безопасность. Уровень давления в системе поможет избежать чрезвычайных случае в виде: пожара, водных затоплений или взрыва газовых приборов.

Какое давление должно быть в системе отопления

Большинство современных гидравлических систем отопления представляют собой закрытые системы, которые должны поддерживаться при минимальном давлении. Это может показаться простой концепцией, но удивительно, как часто недостаток внимания к основам может вызывать всевозможные проблемы. Давление в точке наполнения должно быть достаточно высоким, чтобы вытолкнуть жидкость в верхнюю часть системы. Обычно это вызывает беспокойство только тогда, когда точка заполнения находится в подвале, но можно понять, почему возникли бы проблемы, если бы в верхней части системы буквально не было жидкости.

Определяя, какое рабочее давление в системе отопления, нужно учесть, что оно должно быть достаточное, чтобы горячая вода правильно циркулировала вокруг дома. Для большинства систем стрелка манометра должна составлять от 1 до 2 бар. Если в доме более 2-3 этажей, допускается давление в 2-4 бар. Датчик давления воды в газовом котле как раз следит за состоянием рабочего давления. Все эти показатели нужны для того, чтобы понять каким давлением опрессовывают систему отопления конкретного дома.

Чтобы проверить давление в котле, нужно найти на нем манометр. Если в системе правильное давление, игла должна находиться в диапазоне от 1 до 2 бар. Эта область обычно обозначается зеленым цветом. Ниже 1 и больше 2 — красным, что указывает на критические зоны.

В некоторых котлах есть манометр с 2 иглами — красная стрелка служит маркером, а черная показывает фактическое давление. Если система имеет правильное количество давления, 2 должен указывать на тот же номер. Другие модели котлов имеют дисплей, отображающий давление воды.

В открытой системе, даже при задействовании циркуляционного насоса, давление в расширительном баке будет равняться атмосферному, а манометр укажет 0 Бар.

Давление в закрытой системе отопления искусственно увеличивается для улучшения качества работы и предотвращения появления воздуха в теплоносителе. Чтобы вычислить давления в закрытой системе надо перепады высот (в метрах) низшей и высшей точками отопительной сети умножить на 0.1. Получится статическое давление (в Барах), а затем прибавить 0.5 бар. Это необходимое давление в системе.

Определяя, какое давление в системе отопления часто оказывается, что на практике прибавление 0,5 бар бывает недостаточным. Потому принимается, что в закрытой системе, где имеется холодный теплоноситель давление должно быть 1.5 бар, а в процессе работы оно возрастает до 1.8—2 бар.

Установка максимальных показателей

Нормативы максимального давления в отопительной системе устанавливаются с учётом характеристик используемого оборудования и труб.

Например, для радиаторов применимы такие пределы: чугунные батареи — до 6 атм., пластиковые 2—4 атм. Слабыми местами считаются стыки элементов отопительной системы.

Установка максимальных показателей производится в следующей последовательности:

1. Опрессовка системы. Контур заполняется водой под давлением, превышающим рабочее значение в 2—2,5 раза. Во время проведения опрессовки контролируется изменение по манометру.
2. Проверка герметичности. Тестирование осуществляется в 2 этапа — холодное и горячее испытание. На первом этапе система заполняется холодной водой с минимальным рабочим давлением. В таком состоянии она выдерживается 2 ч. Если за это время показатели снизились не более чем на 0,2 атм., то можно говорить о хорошей герметичности. На втором этапе отопительный котёл включается на полную мощность и магистраль заполняют горячим теплоносителем с максимальным рабочим давлением. Изменение параметра контролируется манометром.
3. Установка рабочего давления. После завершения тестирования с помощью клапана сбрасывается избыточное давление, и устанавливается рабочее значение.

Тестирование системы на максимальных показателях помогает выявить проблемные места, в т. ч. утечки. Все нарушения сразу устраняют. Нельзя начинать эксплуатацию системы без устранения слабых мест.

Зачем поднимать давление

Напор в подающей магистрали выше, чем в обратной линии. Этот перепад характеризует эффективность работы отопления следующим образом:

1. Небольшой перепад между подачей и обраткой дает понять, что теплоноситель успешно преодолевает все сопротивления и отдает расчетное количество энергии помещениям.
2. Повышенный перепад давления указывает на увеличенное сопротивление участка, снижение скорости течения и чрезмерное охлаждение. То есть, наблюдается недостаточный расход воды и теплоотдача в комнаты.

Для справки. Согласно нормативам, оптимальная разность напора в подающем и обратном трубопроводе должна лежать в пределах 0.05—0.1 Bar, максимум – 0.2 Bar. Если показания 2 манометров, установленных на магистрали, отличаются больше, то система спроектирована неправильно либо нуждается в ремонте (промывке).

Чтобы избежать высокого перепада на длинных ветвях теплоснабжения с большим количеством батарей, оснащенных термостатическими вентилями, в начале магистрали устанавливается автоматический регулятор расхода, как показано на схеме.

Итак, избыточное давление в закрытой отопительной сети создается по таким причинам:

• для обеспечения принудительного движения теплоносителя с нужной скоростью и расходом;
• чтобы контролировать состояние системы по манометру и вовремя ее подпитывать либо ремонтировать;
• теплоноситель под давлением разогревается быстрее, а в случае аварийного перегрева закипает при более высокой температуре.

Нас интересует пункт второй списка – показания манометра как характеристика исправности и работоспособности системы отопления. Именно они интересуют домовладельцев и хозяев квартир, занимающихся самостоятельным обслуживанием домашних коммуникаций и оборудования.

Как контролировать давление в системе?

Для контроля в различных точках системы отопления врезают манометры, причем (как уже говорилось выше) они фиксируют избыточное давление. Как правило, это деформационные приборы с трубкой Бредана. В том случае, если в расчет нужно брать то, что измеритель давления должен работать не только для визуального контроля но и в системе автоматики используют электроконтактные или другие типы датчиков.

Точки врезки определены нормативными документами, но даже если у вас смонтирован небольшой котел для отопления частного дома, который неподконтролен ГосТехнадзору, все равно желательно воспользоваться этими правилами, так как в них выделены наиболее важные для контроля над давлением точки отопительной системы.

Врезать манометры нужно обязательно через трехходовые краны, которые обеспечивают их продувку, сброс на ноль и замену без остановки всего отопления.

Точками для контроля являются:

1. До и после отопительного котла;
2. Перед входом и после циркуляционных насосов;
3. Выход тепловых сетей от теплогенерирующей установки (котельной);
4. Ввод отопления в здание;
5. Если используется регулятор отопления, то манометры врезаются до и после его;
6. При наличии грязевиков или фильтров, манометры желательно врезать до и после их. Таким образом, легко контролировать их засоренность, беря в расчет то, что исправный элемент почти не создает перепада.

Система с установленными манометрами

Симптомом неисправностей или неправильной работы системы отопления являются скачки давления. Что они обозначают?

Должно ли падать давление в системе отопления

Давление не должно падать ниже 1 бар, иначе это свидетельствует об утечке, проблемах с предохранительным клапаном или радиатором. Если давление ниже 0,5 бар, вода была потеряна из системы и должна быть заменена. Красная часть циферблата также может указывать на слишком высокое давление (около 2,75 бар или более).

Давление в открытой системе отопления

В отличие от закрытого теплового контура правильно построенная открытая отопительная система не требует балансировки с годами эксплуатации – она саморегулируемая. Работа котла и статическое давление обеспечивают постоянную циркуляцию воды в системе.

Плотность нагретой воды, следующей по подающему стояку, ниже плотности охлажденного теплоносителя. Горячая вода стремится занять максимально высокую точку контура, а охлажденная – оказаться в самом его низу.

Давление, развиваемое столбом воды в подающем стояке, способствует циркуляции теплоносителя и компенсирует сопротивление, имеющееся в трубопроводе контура. Его вызывает трение воды о внутреннюю поверхность труб, а также местные сопротивления (повороты и ответвления трубопровода, котел, арматура).

Кстати, трубы повышенного диаметра используются для сборки открытой отопительной системы именно с целью снижения трения.

Чтобы понять, как повысить давление в открытой системе отопления, нужно сначала понять принцип достижения циркуляционного напора в тепловом контуре.

Его формула:

Рц = h • (ро-рг),

где:

• Рц – напор циркуляционный;
• h – вертикальная дистанция между центрами котла и нижнего отопительного радиатора;
• рг – плотность прогретого теплоносителя;
• ро – плотность охлажденного теплоносителя.

Статическое давление будет выше, если расстояние между центральными осями котла и ближайшей к нему батареи будет как можно более значительным. Соответственно, интенсивность циркуляции теплоносителя окажется выше.

Чтобы достичь максимально возможного давления в отопительном контуре, необходимо опустить котел максимально низко – в подвал.

Вторая причина падения давление в открытой системе отопления связана с ее саморегуляцией. При изменении температуры нагрева теплоносителя меняется интенсивность его расхода. Повышая нагрев воды для теплового контура в холодные зимние дни, хозяева резко снижают ее плотность.

Однако при прохождении через отопительные радиаторы, вода отдает тепло комнатной атмосфере, при этом ее плотность увеличивается. А по формуле, представленной выше, высокая разность плотностей горячей и охлажденной воды способствует наращиванию циркуляционного напора.

Чем сильнее прогрет теплоноситель и чем холоднее в помещениях дома, тем более высоким будет давление в системе. Однако после того как атмосфера помещений прогреется и теплоотдача радиаторов снизится, давление в открытой системе упадет – сократится разница между температурой воды на подаче и на обратке.

Балансировка двухконтурной открытой теплосистемы

Гравитационные отопительные системы выполняются с одним или несколькими контурами. При этом протяженность каждого закольцованного трубопровода по горизонтали не должна превышать 30 м.

Но для достижения оптимального давления и напора в открытой системе с естественным движением теплоносителя лучше выполнять трубопроводы еще короче – менее 25 м. Тогда воде будет проще бороться с гидравлическим сопротивлением. В контуре с несколькими кольцами, помимо ограничения длины, следует соблюдать условие для отопительных радиаторов – число секций во всех кольцах должно быть примерно равным.

Балансировка горизонтальных колец, входящих в вертикальный контур, требуется на этапе проектирования отопительной системы. Если гидравлическое сопротивление какого-либо кольца окажется выше, чем у остальных – статического давления в нем будет недостаточно и напор практически прекратится.

Чтобы поддерживать необходимое давление в двухконтурной отопительной системе, требуется уменьшить сечение труб на подходе к радиаторам. Можно также установить перед радиаторами вентили, выполняющие терморегуляцию (ручные или автоматические).

Сбалансировать двухконтурную систему открытого типа можно:

• Вручную. Запускаем систему отопления, следом меряем температуру атмосферы каждого отапливаемого помещения. Где она выше – прикручиваем вентиль, где ниже – раскручиваем. Чтобы настроить тепловой баланс, придется выполнить температурные замеры и регулировку вентилей несколько раз;
• Используя термостатические вентили. Балансировка происходит практически самостоятельно, нужно только выставить желаемую температуру в каждой комнате на рукоятках вентилей. Каждый такой прибор будет управлять подачей теплоносителя в радиатор сам, увеличивая или уменьшая подачу теплоносителя.

Особенно важно, чтобы величина общего гидравлического сопротивления отопительной системы (всех колец в составе контуров) не оказалась выше значения циркуляционного напора. Иначе прогрев теплоносителя и попытки балансировки системы не улучшат циркуляцию.

Циркуляционный насос для открытой теплосистемы

Случается, что меры по балансировке отопительного контура гравитационной системы эффекта не дают. Не все причины низкого давления решаются настройкой – выбор неверного диаметра труб не исправить без полной реконструкции контура.

Тогда, чтобы повысить давление и улучшить движение воды без значительной переделки отопления, в систему монтируется циркуляционный насос или повысительное насосное устройство. Единственное, что потребует его установка – перенос расширительного бачка или его замена на мембранный экспанзомат (закрытый бачок).

Энергопотребление циркуляционных насосов не превышает 100 Вт. Поэтому опасаться, что он вытолкнет теплоноситель из контура, не нужно.

Объем воды в отопительной системе более-менее постоянен, при условии контроля за наполнением открытого контура. Поэтому сколько бы воды циркуляционный насос не протолкнул по контуру перед собой, столько же поступит в него с обратной трубы.

Доводя давление в тепловой системе до необходимого, насос позволит удлинить ее, сократить диаметр трубопровода и достичь баланса контура при высоком гидравлическом сопротивлении.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается, какие должны быть нормы в закрытой системе отопления.

Давление в летний период

В период, когда отопление бездействует как в теплосети, так и в системах отопления поддерживается давление, величина которого превышает статическое. В противном случае в систему попадет воздух и трубы начнут коррозировать.

Минимальное значение этого параметра определяется высотой здания плюс запас от 3 до 5 м.

5 Жесткая вода – противник системы

На состояние внутренней поверхности всех элементов отопительного контура влияет качество воды, которую используют в качестве теплоносителя. Если она жесткая, богатая солями и минеральными веществами, то при нагреве будет образовывать накипь и осадок, которые со временем повредят оборудование и вызовут засоры в системе. А те, в свою очередь, будут влиять на давление в трубах и радиаторах.

В качестве профилактики лучше наполнять контур специально подготовленной, обессоленной водой. Если это невозможно, котел требуется регулярно чистить. Доверить эту работу лучше опытному профессионалу, хорошо знакомому с устройством дорогостоящего оборудования. Он отсоединит теплообменник и промоет его специальными реагентами.

В случае с большим количеством отложений можно подвергнуть подобной обработке всю систему. Но с этой задачей могут справиться только настоящие профессионалы своего дела.