Рабочее давление в системе отопления – нормы и испытания

Автономные системы отопления

Расширительный бак в автономной системе отопления.

При отсутствии централизованного теплоснабжения в домах устраивают автономные отопительные системы, в которых теплоноситель подогревается индивидуальным котлом небольшой мощности. Если система сообщается с атмосферой через расширительный бачок и теплоноситель в ней циркулирует за счет естественной конвекции, она называется открытой. Если сообщения с атмосферой нет, а рабочая среда циркулирует благодаря насосу, систему называют закрытой. Как уже было сказано, для нормального функционирования таких систем давление воды в них должно составлять примерно 1,5-2 атм. Такой низкий показатель обусловлен сравнительно малой протяженностью трубопроводов, а также небольшим количеством приборов и арматуры, результатом чего становится сравнительно малое гидравлическое сопротивление. Кроме того, из-за небольшой высоты таких домов статическое давление на нижних участках контура редко превышает 0,5 атм.

На этапе запуска автономной системы ее заполняют холодным теплоносителем, выдерживая минимальное давление в закрытых системах отопления 1,5 атм. Не стоит бить тревогу, если через некоторое время после заполнения давление в контуре понизится. Потери давления в данном случае обусловлены выходом из воды воздуха, который растворился в ней при заполнении трубопроводов. Контур следует развоздушить и полностью заполнить теплоносителем, доводя его давление до 1,5 атм.

После разогрева теплоносителя в системе отопления его давление несколько увеличится, достигнув при этом расчетных рабочих значений.

Меры предосторожности

Прибор для измерения давления.

Поскольку при проектировании автономных систем отопления в целях экономии запас прочности закладывают небольшой, даже невысокий скачок давления до 3 атм может вызвать разгерметизацию отдельных элементов или их соединений. Для того чтобы сгладить перепады давления вследствие нестабильной работы насоса или изменения температуры теплоносителя, в закрытой системе отопления устанавливают расширительный бачок. В отличие от аналогичного устройства в системе открытого типа, он не имеет сообщения с атмосферой. Одна или несколько его стенок делаются из упругого материала, благодаря чему бачок выполняет функцию демпфера при скачках давления или гидроударах.

Наличие расширительного бачка не всегда гарантирует поддержание давления в оптимальных пределах. В ряде случаев оно может превысить максимально допустимые значения:

• при неверном подборе емкости расширительного бачка;
• при сбоях в работе циркуляционного насоса;
• при перегреве теплоносителя, что бывает следствием нарушений в работе автоматики котла;
• вследствие неполного открытия запорной арматуры после проведения ремонта или профилактических работ;
• из-за появления воздушной пробки (это явление может провоцировать как рост давления, так и его падение);
• при снижении пропускной способности грязевого фильтра по причине его чрезмерной засоренности.

Поэтому во избежание аварийных ситуаций при устройстве отопительных систем закрытого типа обязательной является установка предохранительного клапана, который сбросит излишки теплоносителя в случае превышения допустимого давления.

Общая характеристика

Существует несколько видов давления в отопительных системах:

1. Статическое давление. Данная величина определяется соответствием высоты столба теплоносителя и силой, которая из-за этого воздействует на элементы отопительной системы. При расчетах обычно учитывается, что 10 метров высоты соответствуют 1 атмосфере.
2. Динамическое давление. Лучше всего понять, что такое динамическое давление, поможет циркуляционный насос, за счет которого и обеспечивается данная величина. Динамическое давление теплоносителя в системе отопления возникает при его транспортировке по трубопроводу и воздействии на внутренние поверхности системы.
3. Рабочее давление. Формирование рабочего давления осуществляется за счет совместной работы двух предыдущих значений. Именно рабочее давление воды в системе отопления обеспечивает ее полноценную и качественную работу.

Самое большое давление в системе оказывается на водяную рубашку отопительного котла – она находится ниже остальных элементов. Правда, иногда встречаются конструкции, в которых котельная расположена на крыше, и в таком случае наибольшая нагрузка будет приходиться на самую нижнюю часть трубопровода.

При увеличении температуры теплоносителя давление в системе также растет, поскольку вода начинает расширяться. Если в системе установлен циркуляционный насос, то за счет динамического напора величина рабочего давления достигает максимального значения, поэтому думать о том, как создать давление в котле, не придется. Впрочем, при наличии расширительного бачка в открытой отопительной системе это не приводит к негативным последствиям.

Давление в системе отопления многоэтажного дома

Отопление многоэтажного дома должно работать бесперебойно и качественно, иначе множество жильцов окажется в сложных условиях. Одним из важнейших факторов является давление в системе отопления и поддержание его в стабильном состоянии на протяжении холодного времени года. От стабильности нормативного давления зависит эффективность отопления и сохранность отопительных приборов многоэтажного или частного дома.

В зависимости от процессов, происходящих в отопительной системе, существуют различные виды давления:

1. Статическое. Оно определяет физическое воздействие теплоносителя, находящегося в состоянии покоя, на систему отопления. Статическое давление зависит от высоты водяного столба, т. е. от высоты отапливаемого дома.
2. Рабочее. Соединяет статическое и динамическое давление, которое возникает при работе насоса. Нормативные параметры рабочего давления должны сохраняться на протяжении всего отопительного периода.
3. Испытательное. Значительно превышает рабочее давление, и тем более статическое. Создается оно принудительно во время запуска системы. С его помощью определяются слабые места, протечки и трещины в теплопроводе.

В многоэтажных домах наиболее часто используются две схемы.

Однотрубная

В такой системе теплоноситель с помощью циркуляционного насоса подается по одной трубе. Теплоноситель проходит через нагревательные приборы всех этажей. Недостатком такой системы является то, что в случае завоздушенности или поломки одного из радиаторов, перестает функционировать вся система дома. Чтобы устранить эту проблему устраивается байпас перед отопительным прибором между трубой подачи и выхода, а в местах присоединения батареи к трубопроводу монтируются запорные краны. В такой системе в случае поломки радиатора можно кранами перекрыть ему подачу теплоносителя и выполнять ремонт или замену прибора. Теплоноситель через байпас пойдет дальше по системе.

Двухтрубная

Наиболее часто в многоэтажных домах используется двухтрубная схема отопления. В такой системе имеется труба для подачи и труба для возврата теплоносителя. Каждый радиатор отопления для подачи подключен к одной трубе, а для обратки – к другой. Преимуществом является то, что на всех этажах подается теплоноситель необходимой температуры, а остывший – возвращается по отдельной линии.

Давление в системе отопления необходимо для того, чтобы обеспечить её теплоносителем, чтобы во всех квартирах многоэтажного дома была комфортная температура. Таким образом, чем больше этажей в доме, тем выше давление. Под его значение подбираются соответствующие отопительные приборы

Важно, чтобы показатели сохранялись в допустимых пределах

Превышение значения рабочего давления может привести к поломке отопительных приборов и их протечке, а впоследствии остановке отопления во всем доме. В случае низкой нагрузки теплоноситель может не достигать верхних этажей, а также возможно вскипание (кавитация) теплоносителя.

1. Котел. Выполняет нагрев теплоносителя.
2. Циркуляционный насос. Обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя.
3. Расширитель. Нивелирует давление в системе при нагреве, а в результате и расширении теплоносителя.
4. Автоматический воздухоотводчик. При образовании завоздушивания в трубопроводе автоматически выпускает воздух.
5. Запорная арматура. Кран позволяет заменить радиатор, не спуская теплоноситель из теплопровода.

Нормативное

Нормативное значение определяется технической документацией, в частности «Строительные нормы и правила» (СНиП). На этот показатель влияют следующие факторы:

• площадь многоквартирного дома;
• удаленность от котельной;
• тип трубопровода;
• диаметр трубопровода;
• мощность отопительной системы.

Норма для многоэтажки высотой до 9-ти этажей составляет 5-7 атмосфер. Если дом превышает 9 этажей, то значение нагрузки должно составлять 7-10 атмосфер. Если нижняя подача с повышением этажности давление падает, какое оно будет на последнем этаже, зависит от мощности насоса. Разница между первым и последним этажом не должна превышать 10%. Таким образом, если на первом этаже давление 10 атмосфер, то на последнем оно должно быть не меньше девяти.

Давление, при котором испытывают систему, (испытательное давление) должно быть на 15-20% выше рабочего, это обеспечит запас прочности.

При запуске системы возможны гидроудары и нагрузка значительно превышает рабочее значение. Поэтому прочность отопительных приборов должна быть способна выдержать такую нагрузку.

Норма давления

По сравнению с теплотрассой, где напор воды составляет 12 атм, давление в отопительной системе здания несколько меньше – около 10 единиц. Плохо отрегулированная конфигурация, потери снижают до 5,5 атмосферы.

Между отопительными периодами в трубах поддерживается индекс, превышающий статический показатель. Это предохраняет разводку от попадания кислорода и процесса коррозии. Минимальное значение приведенного условия зависит от высоты жилого строения с запасом 3-5 метров.

Различия между статическим и динамическим давлением

Напор искусственного обогрева МКД насчитывает несколько основных типов.

Таковыми представлены:

1. Статическое давление. Указывает усилие, с которым столб воды надавливает на внутренние стенки труб, радиаторов, в зависимости от их высоты расположения. При расчетах за ноль (0) принимается поверхностный напор жидкости.
2. Динамический показатель возникает вследствие движения горячего носителя внутри трубопроводов, батарей.
3. Рабочее состояние состоит из двух предыдущих показателей, которые обеспечивают безаварийную деятельность всех элементов отопительной конструкции.

Последняя характеристика имеет свои условия, которые выражаются коэффициентами:

• малоэтажные постройки с закрытым типом циркуляции – 0,20-0,40 mPA;
• одноэтажные строения с естественным обращением горячего носителя и открытой моделью – 0,10 mPa на каждые 10,0 м столба воды;
• высотные здания – приблизительно 1,0 мПа.

Роль статического натиска выражается давлением жидкости в закрытой схеме отопления на батареи квартиры и ее разводку в зависимости от количества этажей. Если принять эту формулу за основу, то на каждые 10 метров высоты приходится по одной дополнительной атмосфере.

Откуда берется тепло в батареях.

Добавочным давлением является динамическое. Последнее обусловливается натиском воды на трубопроводы, батареи при движении горячего носителя. Монтируя закрытую схему искусственного обогрева здания с центробежным насосом, необходимо учитывать совместный – статический и динамический напор, особенность оборудования. Например, чугунный радиатор рассчитан на рабочее использование 0,6 mPa.

Уравнение Навье — Стокса для вязких жидкостей

В более строгой формулировке линейная зависимость вязкого трения от изменения скорости движения жидкости называется уравнением Навье — Стокса. Оно учитывает сжимаемость жидкостей и газов и, в отличие от закона Ньютона, справедливо не только вблизи поверхности твёрдого тела, но и в каждой точке жидкости (у поверхности твёрдого тела в случае несжимаемой жидкости уравнение Навье — Стокса и закон Ньютона совпадают).

Любые газы, для которых выполняется условие сплошной среды, подчиняются и уравнению Навье — Стокса, т.е. являются ньютоновскими жидкостями.

Вязкость жидкости и газа обычно существенна при относительно малых скоростях, потому иногда говорят, что гидродинамика Эйлера — это частный (предельный) случай больших скоростей гидродинамики Навье — Стокса.

При малых скоростях в соответствии с законом вязкого трения Ньютона сила сопротивления тела пропорциональна скорости. При больших скоростях, когда вязкость перестаёт играть существенную роль, сопротивление тела пропорционально квадрату скорости (что впервые обнаружил и обосновал Ньютон).

Определяющие факторы: мощность расширительного бачка, тип системы и другое

Давление в отопительной системе зависит от нескольких факторов:

1. Мощность оборудования. Статическое задаётся высотой многоэтажного дома или подъёмом расширительного бака. Динамическая составляющая в большей степени определяется мощностью циркуляционного насоса и в меньшей степени ― мощностью отопительного котла.

При обеспечении нужного давления в системе учитывают появление препятствий для движения теплоносителя в трубах и радиаторах. При длительной эксплуатации в них накапливается накипь, окислы и осадок. Это ведёт к уменьшению диаметра, а значит, к повышению сопротивления движению жидкости. Особенно заметно при повышенной жёсткости (минерализации) воды. Для устранения проблемы периодически проводят тщательную промывку всей отопительной конструкции. В регионах, где вода жёсткая, устанавливают очистные фильтры для горячей воды.

Нормирование рабочего давления в многоквартирных домах

Многоэтажные дома подключаются к центральному отоплению, где теплоноситель поступает от ТЭЦ, или к домовым котельным. В современных отопительных системах показатели поддерживается в соответствии с ГОСТ и СНиП 41-01-2003. Нормальное давление обеспечивает температуру в помещениях 20—22 °С при влажности 30—45%.

В зависимости от этажности здания установлены следующие нормы:

• в домах высотой до 5 этажей 2—4 атм;
• в зданиях до 10 этажей 4—7 атм;
• в сооружениях выше 10 этажей 8—12 атм.

Важно обеспечить равномерный обогрев квартир, расположенных на разных этажах. Нормальным считается условие, когда разница между рабочими давлениями на первом и последнем этаже многоэтажного дома составляет не более 8—10%

Нормальным считается условие, когда разница между рабочими давлениями на первом и последнем этаже многоэтажного дома составляет не более 8—10%.

В периоды, когда отопление не нужно в системе поддерживаются минимальные показатели. Оно определяется по формуле 0,1(Нх3+5+3), где Н — количество этажей.

Кроме этажности здания, величина зависит от температуры входящего теплоносителя. Установлены минимальные значения: при 130 °С ― 1,7—1,9 атм., при 140 °С ― 2,6—2,8 атм. и при 150 °С ― 3,8 атм.

Внимание! Важную роль в эффективности отопления играет периодическая проверка рабочих показателей. Контролируют их в отопительный сезон и в межсезонье

Во время эксплуатации контроль ведётся по манометрам, установленным на входе и выходе схемы отопления. На входе величина поступающего теплоносителя должна соответствовать установленным нормам.

Проверяют разницу давлений на входе и выходе. В норме перепад составляет 0,1—0,2 атм. Отсутствие перепада указывает на отсутствие движения воды на верхние этажи. Увеличение разницы свидетельствует о наличии утечек теплоносителя.

В тёплое время года отопительную систему проверяют с помощью опрессовок. Обычно тестирование обеспечивается холодной водой, прокачиваемой насосом. Разгерметизация системы фиксируется при падении показателей в течение 25—30 минут на величину свыше 0,07 МПа. Нормой считается падение на 0,02 МПа в течение 1,5—2 ч.

Фото 1. Процесс опрессовки системы отопления. Используется электрический насос, который подключен к радиатору.

Какое оптимальное давление должно быть в закрытой системе отопления

Выше рассмотрено отопление «многоэтажек», которое обеспечивается по закрытой схеме. При обустройстве закрытой системы в частных домах существуют нюансы. Обычно используют циркуляционные насосы, которые поддерживают нужные показатели. Главное условие их установки ― создаваемое давление не должно превышать показатели, на которые рассчитан отопительный котёл (указывается в инструкции на оборудование).

В то же время оно должно обеспечивать движение теплоносителя по всей системе, при этом разница температуры воды на выходе из котла и в точке возврата не должна превышать 25—30 °С.

Для частных, одноэтажных строений нормой считается давление в закрытой системе отопления в пределах 1,5—3 атм. Длина трубопровода при самотёке ограничивается 30 м, а при использовании насоса ограничение снимается.

Почему падает давление

Снижение давления в отопительной конструкции наблюдается очень часто. Самыми распространёнными причинами, вызывающими отклонения, считаются: сбрасывание излишков воздуха, выход воздуха с расширительного бака, утечка теплоносителя.

В системе имеется воздух

В контур отопления попал воздух либо в батареях возникли воздушные пробки. Причины появления воздушных прослоек:

• несоблюдение технических норм при наполнении конструкции;
• из воды, подаваемой в отопительную схему принудительно не удалён лишний воздух;
• обогащение теплоносителя воздухом из-за негерметичности соединений;
• сбой в работе спускного воздушного клапана.

При наличии в теплоносители воздушных подушек появляются шумы. Такое явление причиняет вред компонентам отопительного механизма. Кроме того, наличие воздуха в агрегатах контура отопления влечёт за собой и более серьёзные последствия:

• вибрация трубопровода способствует ослаблению сварных швов и смещению резьбовых соединений;
• отопительный контур не развоздушивается, что приводит к застою в изолированных областях;
• снижается КПД системы отопления;
• появляется риск «размораживания»;
• есть опасность повреждения крыльчатки насоса, если в неё попадёт воздух.

Чтобы исключить вероятность проникновения воздуха в отопительный контур требуется правильно запустить схему в эксплуатацию, проверив все элементы на работоспособность.

Первоначально проводят тестирование повышенным напором. При опрессовке давление в системе не должно падать в течение 20 минут.

В первый раз контур наполняют холодной водой, с открытыми кранами для спуска воды и открытыми клапанами для развоздушивания. Включение сетевого насоса осуществляется в самом конце. После устранения воздуха в схему добавляют необходимое для работы количество теплоносителя.

Во время эксплуатации возможно появление воздуха в трубах, чтобы избавиться от него нужно:

• найти участок с воздушной прослойкой (в этом месте труба или батарея значительно холоднее);
• предварительно включив подпитку конструкции, открыть клапан или кран дальше по течению воды и избавится от воздуха.

Воздух выходит с расширительного бака

Причины проблем с расширительным бачком заключаются в следующем:

• ошибка при установке;
• неверно подобранный объём;
• повреждение ниппеля;
• прорыв мембраны.

Фото 3. Схема устройства расширительного бака. Прибор может выпускать воздух, из-за чего падает давление в системе отопления.

Все манипуляции с бачком проводятся после отключения от контура. Для ремонта требуется полностью удалить воду из бака. Далее, следует накачать его и немного стравить воздух. Затем используя насос с манометром, довести уровень давления в расширительном бачке до необходимого, проверить герметичность и установить обратно на контур.

При неверной настройке отопительного оборудования будут наблюдаться:

• повышенное давление в отопительной схеме и расширительном баке;
• снижение давления до критического уровня, при котором котёл не запускается;
• аварийные выбросы теплоносителя с постоянной необходимостью подпитки.

Важно! В продаже присутствуют образцы расширительных бачков, у которых нет приспособлений для регулировки давления. От приобретения таких моделей лучше отказаться

Течь

Течь в отопительной схеме приводит к снижению напора и необходимости постоянной подпитки. Утечка жидкости из отопительного контура чаще всего происходит из соединительных стыков и мест, поражённых ржавчиной. Не редкость и случаи, когда жидкость уходит сквозь порванную мембрану расширительного бачка.

Определить течь можно нажатием на ниппель, который должен пропускать лишь воздух. При обнаружении места потери теплоносителя нужно в кратчайшие сроки устранить неполадку, чтобы избежать серьёзных аварий.

Фото 4. Течь в трубах отопительной системы. Из-за этой неполадки может падать давление.

Что делать, если в системе упало давление

Во время использования отопительных систем автономного типа самыми частными являются такие аварийные ситуации, во время которых давление будет резко или плавно снижаться.

Они бывают вызваны по двум причинам:

• Разгерметизация системных элементов или соединений.
• Неполадки в работе котла.

Если речь идет о первом случае, следует обнаружить место утечки и восстановить герметичность.

Это можно сделать двумя способами:

1. Визуальный осмотр. Данный метод можно использовать в тех случаях, когда контур отопления проложен открытым способом (не путайте  с системой открытого типа), т.е. все приборы, трубопроводы и арматура на виду. Для начала следует хорошо осмотреть пространство под трубами и радиаторами, а также постараться найти следы воды или лужи. Помимо этого, места протечек можно легко определиться по коррозии – на местах соединений или радиаторах во время нарушения герметичность появляются характерные потеки ржавчины.
2. При помощи особого оборудования. Если не получилось ничего обнаружить во время визуального осмотра, а трубы проложены скрытым методом и их невозможно осмотреть, тогда следует обратиться за помощью к специалистам, который имеют особое оборудование. При помощи него они смогут обнаружить утечку и устранить, если владелец дома не может сделать это сам. Локализация места разгерметизации выполняется очень просто – сливаем воду из отопительного контура, и для этого в нижней части контура при монтажных работах следует врезать кран, а после закачивают воздух в трубы при помощи компрессоры. Так, у вас получится обнаружить место утечки по звуку просачивающегося воздуха. Перед тем, как запустить компрессор, следует изолировать радиаторы и котел при помощи запорной арматуры.

Чаще всего в котле можно найти такие дефекты:

• Заводской брак.
• Образование микроскопических трещин вследствие гидроударов в теплообменнике.
• Выход из строя крана подпитки.

Достаточно распространенной причиной, из-за которой падает давление внутри системы, является неверный выбор емкости для расширительного бачка. Хотя в разделе выше говорилось, что это может стать причиной повышения давления, противоречий нет, так как когда растет статическое давление в отопительной системе, сразу же сработает клапан предохранительного типа. При этом теплоноситель будет сброшен и его количество в контуре уменьшится, из-за чего спустя определенное время давление понизится.

Акт опрессовки системы отопления

В этом документе отображают следующую информацию:

• Какой именно использован метод опрессовки;
• Проект, в соответствии с которым произведена установка контура;
• Дата выполнения проверки, адрес ее проведения, а также фамилии граждан, которые подписывают акт. В основном это собственник дома, представители ремонтно-обслуживающей организации и теплосетей;
• Как устранялись выявленные неисправности;
• Результаты проверки;
• Присутствуют ли признаки нарушения герметичности или надежности резьбовых и сварных соединений. Кроме этого, указывается, есть ли на поверхности арматуры и труб капли.

Как заглушить трубу с водой под давлением?

Поставить заглушку на трубу – дело не хитрое, если делать это без напора. Но когда воду нельзя перекрыть, то многие подумают, что сделать это невозможно. Однако это не так.

Обычную заглушку поставить не получится, так как сильный напор не даст возможность даже наживить её на резьбу.

Но если воспользоваться вместо неё обычным водопроводным краном, то всё получится.

Метод заключается в том, чтобы кран, который будет заглушать трубу, перевести в открытый режим, — вода будет проходить сквозь него и тем самым даст возможность его наживить на резьбу трубы. Как только кран-заглушка будет наживлен и закручен на несколько витков, его можно перекрывать.

Перед работами нужно убедиться в том, что ничто не помешает выполнению работ, а также подготовить емкость для набора воды, тряпочную ветошь для уборки (чтоб не протопить соседей).

Этим методом можно воспользоваться даже в случае, если заглушаемая труба будет без резьбы, — тогда на кран-заглушку нужно надеть гибкий шланг, который бы налезал на трубу.

Кран, как и в первом случае, нужно полностью открыть, а шланг одевать на трубу — крепить его нужно на один-два хомута. После этого можно окончательно перекрывать воду.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. Как подобрать электрическую станцию. В видеоролике можно узнать об особенностях выбора электрической станции с гидроаккумулятором:

Ролик №2. Видео описывает основные моменты при установке нагнетательного насоса:

Как видим, поднять давление в водопроводе несложно. Для решения задачи используется нагнетательный насос или специальная насосная станция. Если монтаж насоса возможно осуществить своими силами, то доверить установку станции следует профессионалам.

У вас есть личный опыт по улучшению давления в водопроводе? Хотите поделиться действенными методами или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии – форма для отзывов расположена ниже.