Опыт тонкой настройки системы отопления неспециалистом — изобретателем велосипедов

[Alabama]

Для того чтобы можно было рассуждать о правильности работы системы отопления и об её настройке и регулировке, для начала необходимо убедиться в том, что ваша система отопления загородного дома грамотно спроектирована, смонтирована, грамотно подобрано отопительное оборудование.

Этап № 1

Первое, в чём необходимо убедиться, — в том, что параметры котлов соответствуют параметрам системы отопления. Арифметика здесь простая. На каждый киловатт мощности котла должно приходиться примерно 13 литров воды (теплоносителя) в системе отопления. Причём отклонения в большую сторону не так критичны, как в меньшую. При этом по большому счёту неважно, кто производитель котла и даже на каком топливе он работает.

Самый простой и надёжный способ определить объём воды в системе отопления — просмотреть показания водомера, заливая жидкость в систему (при первой испытательной топке, при промывке системы). Кроме этого, можно рассчитать объём воды в системе. Для этого необходимо учесть объём её в основных приборах: в отопительном котле, в радиаторах отопления и в трубах. У меня, например, при первой испытательной топке водомер показал, что в систему было залито 295 литров.

Таким образом, удельный объём воды в системе в моём случае составил: 295/20=14,75 л/кВт, что немного превышает требуемое значение. Но больше — не меньше. Поэтому я ничего менять не стал, и впоследствии об этом пожалел.

Если объём воды слишком мал по отношению к мощности используемого котла, целесообразно привести объём теплоносителя в соответствие с мощностью котла. Самый простой путь — добавить количество обогревательных приборов в систему.

При определении мощности котла нужно учитывать возможные нюансы и сюрпризы. Так, например, написано —  16-киловатный.

При осмотре оборудования и документации, уже дома, выяснилось, что котёл укомплектован газовой горелкой мощностью 20 кВт. Соответственно, мощность котла не 16, а 20 кВт.

Владельцев импортных котлов может подстерегать другой сюрприз. Например, котел мощностью 27 кВт (при номинальном давлении газа 18-20 мбар) в наших газовых сетях при давлении 13 мбар реально будет выдавать чуть более 20 кВт. Зимой, когда давление падает ещё ниже, производительность газового котла ещё больше снизится.

После того как мы убедились, что объём теплоносителя соответствует мощности котла, и уточнили объём воды в системе, можно переходить к следующему этапу.

Этап № 2

На данном этапе, зная, какой объём воды вмещает система отопления жилого дома, необходимо рассчитать требуемый объём расширительного бака (либо проверить эти параметры на соответствие). Поскольку информации в сети по данному вопросу более чем достаточно, буду краток. Как мы знаем, вода практически не сжимается, а при нагреве её объём увеличивается. Для того чтобы компенсировать температурное расширение воды и обеспечить поддержание стабильного давления в закрытой системе отопления, используют мембранный расширительный бак. Для того, чтобы бак исправно выполнял данную функцию, его объём должен быть правильно рассчитан. В самом простом случае объём расширительного бака принимают равным 10-12 % от объема воды в системе. Ниже на рисунке показана зависимость прироста объёма воды в зависимости от перепада температуры. Обычно для бытовых котлов максимально допустимая температура подогрева воды ограничивается 95 оС, в этом случае прирост будет менее 5 %.

Для  системы отопления (295 литров) объём расширительного бака должен составлять 295 х (10-12)%=(29,5 — 35,4) литра
С завода бак поставляется уже заправленный азотом (давление — 2 бар). В верхней части бака имеется штуцер, через который можно контролировать и корректировать давление. Общий объём  мембранного бака составляет 35 литров. Но полезный (или рабочий) объём бака заметно меньше 35 литров. Почему так получается?

Если говорить кратко, в конструктивном отношении мембранный расширительный бак представляет собой герметическую ёмкость, поделённую эластичной перегородкой на две герметичных части. Одна часть через систему трубной подводки связана с системой отопления по принципу сообщающихся сосудов. В другую часть бака закачен газ под определённым давлением. Поэтому:

a) В зависимости от начального давления в баке и величины выбранного рабочего давления в системе рабочий объём одного и того же бака может быть разным.

Выбор этих параметров определяет начальные условия работы системы.

b) Поскольку газ, в отличие от воды, может сжиматься, то полезный объём расширительного бака также может меняться в зависимости от рабочих процессов в системе (в цикле «нагрев — остывание»).

Таким образом, дополнительная регулировка параметров в процессе работы системы отопления позволяет обеспечить правильную и стабильную работу системы отопления в рабочем режиме.

Этап № 3

Расчёт или проверка начального давления подпора в расширительном баке и рабочего давления в системе

При определении параметров рабочего объёма воспользуйтесь методикой одного из производителей расширительных баков, фирмы Zilmet. Хотя имеются и другие методики, но эта, табличная, наиболее понятна, наглядна и позволяет достаточно точно рассчитать требуемые параметры.

Наиболее целесообразно производить расчёт в следующей последовательности.

Определяем допустимое предельное давление в системе

Данную величину нужно рассчитывать с учётом параметров котла, указанных в паспорте. В моём случае величина максимально допустимого рабочего давления составляет 1,2 атм. Учитывая это, я установливайте давление в системе равным 1,5 Бара.

Далее необходимо определиться с начальным давлением подпора в баке

(в таблице обозначено «Первоначальное давление воздуха в баке Р 0»)

При определении начального давления подпора в баке рекомендуют придерживаться одного простого принципа. Давление подпора не должно быть меньше статического давления в системе отопления, и к этой величине необходимо добавить ещё 0,2 бар. Статическое давление  составляет примерно 0,3 бара, оно определяется между верхней и нижней точками в системе. Высота 3 м примерно соответствует давлению 0,3 бара.

Дополнительные 0,2 бар необходимы для того, чтобы создать давление подпора в самой верхней точке системы отопления. Таким образом, минимально допустимое давление подпора в расширительном баке (стартовое давление) для этой системы отопления составляет 0,3 + 0,2 = 0,5 бар.

Важный момент. Настройка российских котлов, в особенности устаревших модификаций, — более сложная, чем в случае современных моделей и импортных котлов. Это обусловлено тем, что допустимый рабочий диапазон давления у таких котлов небольшой, обычно не более 2 атм. Поэтому возможностипо регулировки и настройки сильно ограничены.

Как видно из таблицы, при предельном давлении в 1,5 бар первоначальное давление в баке можно принимать в пределах 0,5 — 1 бар. Лучше выбирать минимально допустимое значение, так как некоторый запас нам потребуются при регулировке и настройке системы отопления в процессе работы.

Параметры могут быть другие. Скажем, при допустимом давлении в котле 3 бара (см. таблицу) диапазон выбора начального давления в баке может быть от 0,5 до 2,5 бар, если не учитывать других ограничений, например, по статическому давлению. Соответственно, предохранительный клапан также будет другим.

Рассмотрим самодельную группу безопасности. Если сравнить её с аналогом заводского изготовления, то можно увидеть, что кран Маевского и автоматический воздухоотводчик разделены, что позволяет «разнести» их при установке. Как видно из фото ниже, манометр и предохранительный клапан представляют собой одну группу (на фото — группа 1), а кран Маевского и автоматический воздухоотводчик составляют другую группу (на фото — группа 2).

Это обусловлено тем, что группа безопасности устанавливается на выходе из котла. Вывод воздуха из системы я делал в самой верхней её точке. При использовании заводского устройства (показано на рис. справа) может оказаться, что воздухоотводчика, установленного на самой группе безопасности, может быть и не достаточно, и потребуется установка дополнительного воздухоотводчика. Это важный момент с точки зрения настройки и работоспособности системы отопления.

 

 

Определение рабочего объёма мембранного бака

Пересечение красных стрелок (см. таблицу) показывает нам величину рабочего объёма расширительного бака при выбранных параметрах давления в системе и давления подпора в баке. Получим: 35 литров х 0,4 = 14 литров. То есть рабочий объём  бака при указанных параметрах составляет 14 л воды. Сделаем перепроверку: 295 литров х 5 % = 14,75 литра, что можно считать допустимым в пределах погрешностей.

Таким образом, в процессе работы системы отопления выбранный расширительный бак общим объёмом 35 литров имеет возможность компенсировать прирост объёма воды при нагревании в пределах 14 литров, при изменении температуры воды в пределах 10- 95 градусов.

 

На этом обычно все рекомендации по выбору, расчёту и настройке параметров системы отопления заканчиваются. И начинается головная боль у владельца. Потому что всё выбрано и рассчитано вроде бы правильно, но давление воды в системе скачет, со временем падает, требуется регулярная доливка и т. д. Где уж тут говорить об удобстве эксплуатации?

 

Возможные траблы:

1. 1. Через определённое время давление в системе постепенно снижалось, и требовалось доливать воду. Это вредно для системы и хлопотно.

 

1. 1. Более того, после добавления воды в систему ситуация стабилизировалась на некоторое время, а затем всё повторялось сначала. И так — несколько раз за отопительный сезон.

 

1. 1. Кроме того, диапазон разброса давления тоже вызывал некоторое недоумение. Расширительный бак есть, компенсировать температурное расширение воды, по расчёту, должен. Но по факту получается по-другому.

 

• • Вывод: для стабильной работы системы отопления нужны дополнительные настройки и регулировки.

 

Этап № 4

Допускаем, что расчёты, выполненные до начала эксплуатации системы отопления, не соответствуют фактическим параметрам, полученным в рабочих условиях. В частности, при первичном заполнении системы водой вместе с ней в систему поступает некоторое, пусть и небольшое, количество воздуха. Кроме того, в зависимости от качества монтажа воздух в системе отопления может оставаться запросто.  После начала эксплуатации системы, в процессе неоднократного цикла нагрева — остывания, а также циркуляции воды в системе, воздух выводится из системы отопления. Соответственно, объём воды в системе за счёт вывода воздуха снижается. Давление в системе (в абсолютном значении) начинает падать.

Доливать воду бессмысленно. Так возникла идея поднять давление в самом баке. За счёт увеличения «начального стартового» давления в баке часть воды из бака компенсирует тот объём воздуха, который был выведен из системы в процессе эксплуатации.

Показания манометра (на фото справа) превысили начальное предустановленное давление в баке, до работы давление подпора было 0,5 бар, в процессе подкачки при эксплуатации давление выросло до 0,7 бар. Но «верить» показаниям будет не совсем правильно, так как бак в рабочем состоянии находится под дополнительным воздействием столба воды. Поэтому его показания в большей степени можно считать ориентировочными.

 

 

Кстати, в процессе манипуляций выясняется, что воздух из бака подтравливал через штуцер, что также приводило к постепенному снижению давления. Такую возможность нужно иметь в виду.

Обязательно обратите внимание рабочее давление в системе.

На этом первую часть регулировки можно считать законченной.

 

Чтобы хоть как-то наглядно представить физическую сущность процессов настройки системы в рабочем режиме, посмотрим ещё раз на таблицу в тексте. Красным выделены начальные настройки. Зеленым цветом показано, что в процессе настрйки мы фактически изменяем стартовые параметры, которые смещаются вправо (зелёная стрелка) и которые примут какое-то промежуточное значение.

Следующая регулировка связана с окончательной настройкой рабочего давления в системе. В принципе, она может и не понадобиться, если вас всё устраивает. Если вы используете  российский котёл, то допустимый рабочий диапазон давления очень маленький. Поэтому, если при максимальном нагреве котла рабочее давление в системе будет превышать допустимое, то потребуется его снизить. Это можно сделать экспериментальным путём.

Например, рабочее давление в системе установить равным 0,9 атм при температуре воды в котле 60 гр. Это делается только для того, чтобы иметь «запас» по допустимому давлению при работе котла при максимальной температуре равной 95 градусов.

Нужно понимать, что полностью вывести воздух из системы не так просто, как кажется. Поэтому вполне возможно, что настройку придётся повторить через некоторое время. Для одной системы это придётся сделать через 2 — 3 месяца, для другой — может в следующий отопительный сезон. Самое главное, ни в коем случае нельзя добавлять воду из крана.

Ниже приведены параметры работы системы отопления, которых удалось добиться в результате настройки системы.

Рабочий цикл «нагрев — остывание»

(Измерения проводил при температуре «за бортом» минус 23,7 оС, в доме — плюс 23,6 оС)

• • Нагревание (от 40 оС до 60 оС), время нагревания — 20 мин.

 

• • Остывание (от 60 оС до 40 оС), время остывания — 1 час 25 мин.

 

• • Таким образом, длительность одного полного цикла составляет (1час 25 мин.+ 20 мин.) = 1 час 45 мин.

 

• • При указанных параметрах, рабочее давление, в цикле (40-60-40), меняется на 0,1 атм (если точно — 0,07 атм).

 

Некоторые замечания

1. 1. Настройка системы в вашем конкретном случае может занять большее время, чем у меня, так как многое зависит от конкретной реализации. А в отдельных случаях, когда в системе имеются большие недочёты, процесс может затянуться на очень долгое время. Возможно, у вас даже не получится вообще добиться приемлемого результата без проведения дополнительных работ (например, изменения мест установки воздухоотводчиков, замены отдельных приборов и т. д.).

 

1. 1. В моей системе котёл настроен на низкотемпературный режим работы (более 67 о С. вода не нагревается по определению). Это стало возможным благодаря тщательному утеплению дома. В случае большего перепада температур в котле диапазон давления в рабочем режиме системы может оказаться большим.

 

1. 1. Очень часто в форумах задают вопрос о допустимых изменениях давления для котла. Критерием правильности работы системы отопления можно считать следующие параметры работы системы отопления:

 

• • В нижней граничной точке (минимальная температура воды в котле) давление не должно опускаться ниже значения в таблице.

 

• • При максимальной температуре воды в котле рабочее давление не должно превышать максимально допустимое давление (если выше, нужно дополнительно, повторно настраивать систему).

 

 

рассказывал и настраивал свой котел Самёл

[Фтулка Ильича]

Имхо, избыточные данные для простого обывателя.

[Komissar]

~~Доливать воду бессмысленно. Так возникла идея поднять давление в самом баке.

ИМХО сомнительное утверждение…

Я себе просто, так называемую, подпитку сделал, после первого запуска, раз в день добавлял (подпитывал), потом всё реже… сейчас система вышла на рабочий режим, краны подпитки закрыты, давление и температуру теплоносителя смотрю на морде котла, температуру воздуха в доме определяет и показывает терморегулятор…

[Давидовский]

А разве кто-то не доливает воду… раз в пару-тройку месяцев, с полстакана может, не больше  

[cpt]

Григорий Остер перелогиньтесь.

Вредные советы в самостроительстве блин )))

[не admin]

Так-то вроде все логично, на первый взгляд конечно.

А в чем вредность советов?

[Арсений]

У меня котёл твердотопливный 27кВт, а воды в системе литров на 100. То-то, я думаю он так жарит адски на минимуме, что аж ночью окна постоянно открываю. Обычная температура около 27-28 градусов, но ночью он может и до 32 поднять. Вот второй этаж запущу и будет проще.

Или может в котельной бочку 200 литров поставить….

[Jurij]

Я по началу доливал. Последние две зимы непомню когда доливал. В системе 1200 л воды  и котёл всего 24 кВт.

[cpt]

1. Мощность котла подбирается не от объёма системы.

2. Экспанзомат подбирается не так.

3. Про мощность котла совсем жесть, если на котле с теплообменником на 16 кВт установить горелку на 27 кВт, котёл ну никак не станет выдавать 27 кВт.

4. Манометр должен устанавливаться через 3 ходовой кран.

5. Про отсутвие поодпитки и регуляцией баком даже не представляю как додумались, да и не поможет это.

 

 

[не admin]

вот же блин, чего только не напишут в интернетах.

Пошел менять заголовок

но саму статью надо оставить — ради методики подхода к проблеме

[Komissar]

~~4. Манометр должен устанавливаться через 3 ходовой кран.

не, я себе их просто отсёк кранами, надо открыл кран, поглядел давление, и закрыл кран обратно (один манометр на водоснабжении) не качественно вкрутил, так он подтравливает по резьбе, пока не пользуюсь этим манометром, а на СО манометр на ответвлении, за отсечным краном, но им и вовсе не пользуюсь, толко когда краны подпитки открываю, манометр начинает работать…

короче, не знаю я зачем манометры на своей СО ставить через 3 ходовый кран (они ещё и дорогие…) 

[федор]

Поставьте обычный бойлер на 100 литров. Если не будет дров, так можно включить электричество временно.

Получается убиваете 2-х зайцев: дополнительный источник нагрева и дополнительный объем.

[Арсений]

Бойлер у меня уже стоит, на 100 литров, электрический. Он задействован в системе водоснабжения. В котёл встроены тены на 3 киловата — чего вполне хватает в межсезонье.

Дровами, я не топлюсь, да и от лукавого это, у меня котёл для угля приспособлен.

Так што всё не вариант. Вариант: делать ТА!

[Master-krovli.nsk]

3-х ходовой кран на манометре нужен для перекрывания воды и стравливания давления при замене  манометра, а так-же для стравливания воздуха перед манометром 

[Komissar]

Ах, вот где собака порылась… Спасибо!

А раз пошла такая пьянка по выяснению фака… Есть группа безопасности (например, та что на фото) от производителя, её тогда ставим за трёхходовиком, или так как есть воздухоотводчик и предохранительный клапан, достаточно поставить обыкновенный кран? И вот на ГБ установлен манометр, но он носит информативную функцию и по большому счёту, его можно былобы на ГБ заменить чем нибудь нужным или я бы его поставил за краном, и тут возникает вопрос — трехходовым? или для своей СО пофиг?

[Саныч]

Позвольте немного встрять.

Хотелось бы сначала определиться с терминами. Важно не путать "3х ходово шаровый кран" и "3х ходовой кран для манометра". Это разные вещи.

3х ходовай шаровый кран

3х ходовой кран для манометра

Как понятно из названия, то для манометра ставиться тот, который корявый. Ненадёжный. Сложно управляемый.

Для того, чтоб увеличить надёгу и качество обслуживание, многи ставят "Кран шаровый со спускником" допустим такой.

 

Сразу скажу. Этот кран не предназначен для установки в него манометра. Но за неимением лучшего варианта, многие ставят именно его.  У такого крана резьбя дюймовая. А у манометра, по умолчанию, метрическая. Тут 2 варианта. Либо искать манометр с дюймовой резьбой, либо плюнуть и ввернуть манометр "через нехочу". На 4 витка резьбы-зацепа хвататет. При этом замечу, что если вворачивать манометр с "неправильной" резьбой, то тычок манометра гарантированно не достает до шара. А если вворачивать "правильный манометр", то надо за этим моментом следить.

Ту Комиссар.

Я вообще не люблю ставить готовую ГБ. Во-первых это дорого, во-вторых там всё в одном месте, в чём очень часто нет необходимости. А чаще всего есть необходимость это ГБ разносить по разным местам. Допустим предохранит. клапан ближе к котлу на подаче; автомат воздухоотвод на самой высокой точке либо в вероятной точке скопления воздуха; а манометр ближе к точке подпитки чтобы следить у количеством подачи жидкости во время этой самой подпитки.

И 3х ходовой кран нужен только для манометра. А потому его достаточно ставить только перед манометром, чтоб гарантированно стравливать воздух именно на самом входе в манометр для более объектиного его показания.

Такой кран можете ставить где угодно. Будет выполнять роль простого шарового крана. Вот только перед предохранительным клапаном его ставить, вроде как, нельзя. Но я ставлю, поскольку будет очень неохота, при его поломке, в морозы менять и воду из системы сливать. Просто ручку снимаю и прячу. Своя защита от дурака.

[cpt]

Я так понимаю это первая часть, надо бы и вторую разобрать.

[Jurij]

Чот я не понял зачем эти сложности. У меня манометр прямо на котле стоит без всяких кранов. Всегда показывает давление. И на группе безопасности после котла тоже стоит и я не понимаю зачем этот трёхходовый кран нужен.

[cpt]

А вы уверены что ваш манометр показывает правельное давление?

[Jurij]

ну два манометра показывают одно и тоже. А как ещё проверить?

[Автор]

Сообщения