Vattenburen uppvärmning själv: allt om vattenburna värmesystem

Om ett hus på landet används aktivt inte bara under sommarperioden utan även under den kalla årstiden, är skapandet av ett kvalitativt värmesystem en angelägen nödvändighet.

I värmeförsörjningsledningar kan olika värmebärare användas: luft värmd till 60°C, vattenånga vid 130°C och vatten med temperaturen 95°C. Oftast används vattenburen uppvärmning.

En av de främsta fördelarna med denna värmebärare – möjligheten att inrätta olika vattenburna värmesystem beroende på husets konstruktionsegenskaper, personliga preferenser och andra faktorer.

I artikeln har vi beskrivit en detaljerad klassificering av vattenburna värmeförsörjningsscheman, angett egenskaperna för varje alternativ samt gett rekommendationer för val av systemets huvudkomponenter. Den presenterade informationen hjälper dig att projektera uppvärmningen av ett privat hus.

Klassificering av vattenburna värmesystem

Beroende på var värmen produceras delas vattenburna värmesystem in i centraliserade och lokala. Centraliserat förses till exempel flerbostadshus, olika institutioner, företag och andra objekt med värme.

I detta fall produceras värmen i kraftvärmeverk (CHP) eller panncentraler och levereras sedan till konsumenterna via rörledningar.

Lokala (autonoma) system förser exempelvis privata hus med värme. Värmen produceras direkt i byggnaderna. För detta ändamål används kaminer eller specialaggregat som drivs med el, naturgas, flytande eller fasta bränslen.

Beroende på hur vattenmassorna förflyttas kan uppvärmning ske med forcerad (pump) eller naturlig (gravitation) cirkulation av värmevätskan. System med forcerad cirkulation kan vara utformade som ringledningar eller som primär- och sekundärringar.

Olika system för vattenburen uppvärmning skiljer sig åt i typ av fördelning och anslutningssätt. Gemensamt är att värmevätskan överför värme till radiatorerna (+).

Enligt vattnets flödesriktning i fram- och returledningar kan värmesystem ha medströms- eller motströmsflöde. I medströmsflöde rör sig vattnet i samma riktning i båda ledningarna, i motströmsflöde i olika riktningar.

Enligt värmevätskans flödesriktning delas systemen in i motströms- och medströmssystem. I motströmsflöde rör sig det varma vattnet i motsatt riktning mot det kalla. I medströmsflöde rör sig varmt och kallt i samma riktning (+).

Värmerör kan kopplas till radiatorer på olika sätt. Om radiatorerna kopplas i serie kallas det enrörssystem, om parallellt kallas det tvårörssystem.

Det finns även bifilära system, där först alla radiatorers första halvor kopplas i serie, och sedan deras andra halvor för att åstadkomma returflöde.

Rörens placering som förbinder värmeelementen har gett namn åt fördelningstypen: man skiljer på horisontell och vertikal fördelning. Efter monteringsmetod särskiljer man kollektor-, tee- och blandade rörsystem.

Scheman för värmesystem med över- och underfördelning skiljer sig åt i placeringen av tilloppsledningen. I det första fallet läggs tilloppsröret ovanför de enheter som tar emot den uppvärmda värmebäraren från det, i det andra fallet läggs röret under elementen (+)

I de bostadshus där det inte finns källare men däremot en vind används värmesystem med överfördelning. I dem är tilloppsledningen placerad ovanför värmeelementen.

För byggnader med teknisk källare och platt tak används uppvärmning med underfördelning, där tillopps- och returledningarna ligger under värmeelementen.

Det finns också en fördelning med 'omvänd' cirkulation av värmebäraren. I detta fall ligger returledningen för värmeförsörjningen under elementen.

Efter sättet att ansluta tilloppsledningen till värmeelementen delas system med överfördelning in i scheman med tvåsidig, ensidig och omvänd rörelse av värmebäraren

Krav på värmeförsörjningssystemets funktion

Trots den stora variationen av vattenvärmesystem ställs en rad allmänna krav på deras funktion.

De ska:

• jämnt värma upp all luft i rummen;
• vara reparationsvänliga;
• inte skapa svårigheter under användning;
• vara samordnade med ventilationssystem;
• kunna regleras.

Gemensam är också själva principen för värmesystemets funktion: vatten värms upp, varefter det cirkulerar i rörledningen och avger den erhållna värmen, vilket värmer upp rummen.

Som värmebärare på vintern kan en frostskyddsvätska — antifrys — användas. För att etylenglykolen i den inte ska orsaka korrosion i rörledningarna

Beräkningar av utrustningens effekt

Temperaturen inomhus beror på följande faktorer:

• lufttemperaturen utanför byggnaden;
• husets väggtjocklek och kvaliteten på dess enskilda delar;
• materialens värmekapacitet, som huset är byggt av.

När du beräknar ditt hus värmebehov måste du ta hänsyn till alla faktorer, inklusive värmeförluster genom fönster och dörrar, väggar och golv med tak. De särskilda normer som behövs i beräkningsprocessen ska tillämpas med hänsyn till klimatförhållandena i det område där bostaden ligger och graden av befintlig värmeisolering.

Den allmänna innebörden av beräkningen är att beräkna de totala värmeförlusterna som motsvarar den lägsta lufttemperaturen i din region, för att kunna köpa utrustning som med marginal kan kompensera dessa förluster.

De största värmeförlusterna sker genom husets ytterväggar. Ju större temperaturskillnad mellan inne och ute, desto större blir värmeförlusterna.

Om man tar hänsyn till materialet som ytterväggarna är byggda av och deras tjocklek, så kommer värmeförlusterna vid en utomhustemperatur på -30°C att vara olika och uppgå till:

• tegel med invändig puts – 89 W/m² (i 2,5 tegelsten), 104 W/m² (i 2 tegelsten);
• timrade med invändig panel (250 mm) – 70 W/m²;
• av timmer med invändig panel – 89 W/m² (180 mm), 101 W/m² (100 mm);
• stomme med keramzitfyllning (200 mm) – 71 W/m²;
• lättbetong med invändig puts (200 mm) – 105 W/m².

Värmeförluster sker dock inte bara genom ytterväggarna utan även genom andra omslutande konstruktioner.

Vid samma -30°C uppgår de för:

• träbjälklag i vindsutrymme – 35 W/m²;
• träbjälklag i källare – 26 W/m²;
• dubbla trädörrar utan isolering – 234 W/m²;
• fönster med dubbel båge av trä – 135 W/m².

För att beräkna byggnadens totala värmeförluster måste man beräkna arean av alla omslutande konstruktioner i kvadratmeter, multiplicera med värmeförlustnormen per konstruktionstyp med hänsyn till materialen de är gjorda av, och summera resultaten.

Beräkningen bör göras utifrån den lägsta säsongstemperaturen på den specifika orten. Värmeförluster genom väggar beräknas separat eftersom man måste ta hänsyn till arean av fönster och dörröppningar.

Förluster genom bjälklag utan luckor till vind eller kryptutrymme beräknas för hela arean som för enhetliga konstruktionselement.

Värmepannan väljs med hänsyn till att dess effekt måste räcka för att kompensera värmeförlusterna med en marginal på 20-30 procent.

Beräkningsordningen för termisk effekt hos den utrustning som ska användas för installation av värmesystemet visas i videon i artikelns avslutande del.

På vår webbplats finns en serie artiklar om beräkning av vattenburen uppvärmning, vi rekommenderar att du läser:

1. Hydraulisk beräkning av värmesystem med ett konkret exempel
2. Beräkning av vattenvärme: formler, regler, exempel på utförande
3. Värmeberäkning av värmesystemet: hur man korrekt beräknar belastningen på systemet

Vattenburna värmesystem

Trots alla yttre skillnader och olika anslutningsscheman är grundprincipen för vattenburna värmesystem densamma. Den i pannan uppvärmda värmebäraren transporteras via rörledning till värmeelementen.

När vattnet svalnar avger det värme till omgivningen och återvänder sedan till platsen där det ska värmas upp. Denna cykel upprepas om och om igen.

Naturlig och forcerad cirkulation

I privata hem används följande typer av värmesystem:

• med naturlig cirkulation;
• med tvingad cirkulation.

Naturlig cirkulation. Dess funktion bygger på skillnaden i densitet mellan varmt och kallt. I ett sådant system upptar varmt vatten de övre positionerna och kallt vatten de nedre. När det varma vattnet svalnar rör det sig nedåt, och när det värms upp rör det sig uppåt.

Den andra faktorn som möjliggör naturlig cirkulation av vattenmassor är lutningen med vilken rören installeras.

Här visas grafiskt källorna till cirkulationstrycket. För det första uppstår det på grund av olika vattentemperaturer, och för det andra på grund av rörens lutning (+)

Fördelen med naturliga cirkulationssystem är deras fullständiga oberoende av elförsörjning.

Nackdelarna är dock många fler:

• liten räckvidd, inte överstigande 30 m horisontellt;
• lång uppvärmningstid – lång period för att uppnå arbetstemperaturer i hela systemet efter en lång paus;
• risk för driftstopp på grund av isbildning i den öppna expansionskärlet.

Rörets diameter måste vara tillräckligt stor på grund av det låga cirkulationstrycket i kretsen. Denna faktor påverkar också valet av element, eftersom moderna radiatorer har för smal tvärsnittsarea som skapar extra motstånd mot den 'självflödande' cirkulationen.

För att ytterligare stimulera värmeöverföringen installeras rören med en lutning så att det i genomsnitt är 3 mm per löpmeter. Korrekt installation av rören i rätt vinkel är en svår uppgift, men utan den fungerar systemet betydligt långsammare och effektivare.

Eftersom värmeöverföringsmedlet rör sig sekventiellt genom enheterna kommer de batterier som är närmast matningsledningen att ha en högre temperatur (+)

Till de bortre radiatorerna i gravitationssystem kommer värmeöverföringsmedlet redan avsevärt kylt. För att bibehålla värmetemperaturen bör gjutjärnsradiatorer användas. För att balansera temperaturskillnaden bör de bortre elementen ha fler sektioner än de närmast pannan.

Forcerad cirkulation åstadkoms av en pump. I systemet kan det finnas en eller flera pumpar. Att använda flera pumpar är att föredra: ett nödstopp av en av dem kommer inte att slå ut hela värmesystemet.

Värmeöverföringsmedlet rör sig cykliskt i en sluten krets som innehåller en expansionsbehållare, vilket förhindrar avdunstning av vattnet.

En utmärkande egenskap hos vattenvärmesystem med tvångscirkulation av värmebäraren är närvaron av en pump i systemet, vilket underlättar vattenrörelsen.

Fördelar med system med tvångscirkulation:

• För installation av värmesystemet behövs fler rör, men med mindre diameter;
• man kan använda olika typer av radiatorer och värmeledningar med små diametrar;
• temperaturen på värmeanordningarna är lättare att reglera;
• verkansradien utökas avsevärt tack vare artificiell stimulering av värmebärarens rörelse;
• möjlighet att använda värmeaggregat med förhöjda egenskaper hos värmebäraren.

Nackdelen med tvångscirkulationssystem är beroendet av elförsörjning. För att undvika problem med att värmen helt slutar fungera rekommenderas att ha en diesel- eller bensingenerator i beredskap.

Vidare kan nackdelarna inkludera:

• behov av noggrann beräkning av rörledningens diameter, eftersom för smala kanaler kraftigt ökar det hydrauliska motståndet, och vid cirkulation i alltför breda rör kommer värmebäraren att “låta”;
• inte obetydlig kostnad för anläggningen på grund av nästan dubbel rörledningslängd, inkludering av en eller två cirkulationspumpar i systemet, och vid behov en tryckhöjningspump;
• obligatorisk användning av dyra regulatorer för värmebärarens flöde, temperatur och tryck i systemet.

Rätt val av cirkulationstyp beror på de individuella egenskaperna och platsen för byggnaden där vattenvärmesystemet ska installeras. Men på senare tid har man allt mer sällan använt system med naturlig cirkulation, och de används främst i byggnader för tillfälligt boende.

Oftast utrustas privata hus med system med artificiell tvingad rörelse av värmebäraren på grund av betydligt större möjligheter.

System med kombinerad cirkulation

Ett kombinerat system kan fungera både i naturligt och tvingat läge. Det innebär att vid installationen måste man, precis som vid användning av naturlig cirkulation, förse rören med en lutning på 3-5 mm per löpmeter, samt installera en pump som för tvångscirkulation.

Vanligtvis ingår en fastbränslepanna i ett sådant värmesystem.

Systemet innehåller: 1- elpanna, 2- fastbränslepanna, 3- pump. Detta schema för ett kombinerat värmesystem, där det förutom pumpen finns ett lutande rörsystem, och elpannan kompletteras med en fastbränslepanna så att systemet kan fungera även utan el (+)

Poängen med att använda ett kombinerat system är att det fortsätter att fungera även vid strömavbrott. Ett plötsligt avbrott i värmen under vintern hotar inte bara med lägre temperaturer inomhus.

Värmesystemets komponenter kan helt enkelt gå sönder, eftersom vattnet när det fryser expanderar och bryter tätningen.

Metoder för installation av vattenburna värmesystem

Låt oss titta på två huvudsakliga installationsscheman för värmesystem.

Ettörssystem för uppvärmning

Rörkonstruktionen i en enrörsvariant kännetecknas av en direkt sekvens för att leda värmebäraren till radiatorerna. Värmebäraren fyller och värmer först det första elementet, sedan nästa och så vidare.

Från ett enda rör går två anslutningar till varje radiator: den första för att tillföra värmebärare och den andra för att leda bort delvis avkylt vatten.

Ett enrörs värmesystem kännetecknas av att alla radiatorer kopplas i serie, där värmebäraren efter att ha passerat den första värmeanordningen går vidare till nästa

Det speciella med ett sådant schema är att den sista radiatorn värms upp relativt lite jämfört med den första, eftersom vattnet redan har avgett en del av sin värme när det når dit.

En annan nackdel med enrörsvarianten är att det inte går att stoppa värmebäraren till en specifik radiator om den går sönder. Man måste stänga av hela systemet.

Tvårörssystem och dess varianter

I ett tvårörsschema, som namnet antyder, används inte ett utan två rör. Varje radiator ansluts med en anslutning till matarledningen för värmebäraren och med den andra till returledningen. Det innebär att det finns separata rör för varm och avsvalnad värmebärare.

I detta system ingår två rör: i ett går varmvatten som via anslutningar kommer till radiatorerna, och i det andra rinner avsvalnad värmebärare ut från elementen (+)

Tack vare denna konstruktion har vattnet i alla radiatorer nästan samma temperatur. Det är lättare att övervaka, reglera och automatisera ett sådant system.

Tvårörssystemet i sin tur delas in i två typer:

• med övre placering av matarröret, dvs. med övre fördelning;
• med undre placering av matarröret, dvs. med undre fördelning.

System med övre fördelning byggs främst i flervåningshus med vind. Scheman med undre fördelning är att föredra vid privat småhusbyggnation eftersom de gör det möjligt att i största möjliga mån dölja rördragningen och eliminera eller minska antalet stigare.

Tvårörssystem för uppvärmning av ett privat hus utförs ofta enligt en kollektorschema, även om det senare även kan vara enrörssystem. Den strålande placeringen av rörledningssektioner gör det möjligt att avsevärt minska kostnaderna för uppvärmning av värmeöverföringsvätskan (+)

En jämförelse mellan enrörs- och tvårörssystem för uppvärmning ges i videomaterialet som finns i botten av vår artikel.

Öppna och slutna värmesystem

Förutom de vattenburna värmesystem som vi redan har behandlat, finns det en uppdelning i öppna och slutna konstruktioner.

Öppet värmesystem består av en panna (vilken som helst utom elektrisk), rörledningar, radiatorer och en expansionsbehållare dit överskottsvatten rinner när det expanderar under uppvärmning.

Behållaren är inte tät, vatten kan avdunsta från systemet, så dess nivå måste övervakas och fyllas på vid behov.

För att ett öppet värmesystem med övre fördelning och naturlig cirkulation av värmeöverföringsvätskan ska fungera effektivare under vintern, rekommenderas att isolera matarstammen. Denna åtgärd förhindrar att värmeöverföringsvätskan kyls ner och därmed saktar ner dess rörelse (+)

En pump används inte i ett öppet värmesystem. Värmepannan placeras på dess lägsta punkt och expansionsbehållaren på dess högsta punkt.

Sluten konstruktion är tät. Den innehåller alla samma element som den öppna. Men eftersom värmeöverföringsvätskan rör sig forcerat, har den obligatoriska listan över element kompletterats med en cirkulationspump.

Expansionsbehållaren som ingår i den slutna konstruktionen består av två valsade delar som separeras av ett membran. När det uppstår ett överskott av expanderad vätska i systemet, går den in i en av behållarens kammare och trycker membranet in i den andra kammaren, som är fylld med kväve eller luft.

När värmeöverföringsvätskan expanderar ökar trycket i systemet. Den vattenfyllda delen av behållaren försöker tränga undan och komprimera gasblandningen. När trycket i behållaren överskrider gränsvärdet aktiveras en säkerhetsventil som släpper ut överskott av värmeöverföringsvätska.

Ett slutet värmesystem kännetecknas av forcerad rörelse av värmeöverföringsvätska och närvaro av en sluten expansionsbehållare med ett membran; detta system är mer komplext än ett öppet.

Varje värmesystem har sina egna fördelar och nackdelar. De skiljer sig åt i ett antal egenskaper och passar för olika objekt. Om du behöver värma upp ett litet privat hus eller sommarstuga, används en enkel och pålitlig öppen konstruktion.

Ett mer komplicerat system att installera och underhålla, slutet värmesystem, används oftare i stora villor och flervåningsbyggnader.

Element i värmesystemet

Eftersom vi ska montera vattenburen uppvärmning i huset själva, måste vi ha en uppfattning om de ingående delarna i den planerade konstruktionen.

Bestämning av lämplig panna

Pannan är hjärtat i värmesystemet. Det är mycket viktigt att välja rätt, eftersom tillförlitligheten i värmetillförseln till stor del beror på den.

Värmepannor kan användas antingen enstaka eller i par, till exempel kan en fastbränslepanna läggas till i systemet som komplement till en elpanna, ifall strömmen går.

Beroende på vilket bränsle som används i pannan skiljer man på följande typer av dessa anordningar:

• Gas. Denna panna är mest populär bland konsumenterna. Den är lätt att montera, arbetar utan onödigt buller. Gas är relativt billig och producerar mycket värme vid förbränning. Men för att använda den måste man få tillstånd, beställa installation av tillförselledningen och ordna frånluftsventilation i pannrummet.
• El. Dessa pannor är säkrast. Deras installationsplats behöver inte utrustas ytterligare. Vid drift bildas inte öppen låga eller förbränningsprodukter som man skulle kunna förgiftas av. Men verkningsgraden hos denna anordning är relativt låg, el är dyr, och den energikrävande pannan kräver ett pålitligt elnät.
• Oljepannor. Till skillnad från gaspannor är dessa pannor utrustade med brännare av särskild typ. För denna utrustning krävs ett särskilt pannrum. Flytande bränsle förorenar pannan snabbt.
• Fastbränslepannor. I dessa anordningar förbränns kolbriketter och andra typer av fast bränsle. Om du är beredd att förbereda ved eller kol för hela den kalla säsongen, kan du också använda detta alternativ.

Kombinerade pannor, som kan använda olika bränsleslag, anses vara mest pålitliga. Nackdelen med sådan utrustning är bara en – sådana pannor är dyra.

Hur radiatorer för uppvärmning kan vara

För att inte bli besviken på resultatet av utfört arbete måste man ansvarsfullt välja radiatorer. Man bör då inte så mycket fokusera på estetiska kvaliteter som på radiatorernas tekniska egenskaper. Och de tekniska egenskaperna beror till stor del på materialet som dessa produkter är tillverkade av.

Moderna gjutjärnsradiatorer kan se mycket tilltalande ut, särskilt om rummets inredning i allmänhet hålls i samma stil som dem.

Radiatorer kan vara:

• Stål. Dessa billiga produkter är alltför korrosionsbenägna. Om man på sommaren, när uppvärmningen inte används, tömmer systemet på vatten, kan livslängden för stålradiatorer minska avsevärt.
• Aluminium. Dessa tilltalande radiatorer värms upp ganska snabbt. Endast betydande tryckförändringar påverkar dem negativt. I privata hem hotas de inte av denna risk.
• Bimetall. Dessa batterier har fått korrosionsbeständighet från aluminium och hög värmeöverföring från stål.
• Gjutjärn. Dessa produkter är dyra men kommer att hålla mycket länge. De värms upp långsamt, men svalnar också under en lång period. Den betydande vikten av gjutjärnsprodukter är inget hinder vid användning, men kan försena monteringsprocessen.

Det finns nya modeller av radiatorer med skyddande beläggning på insidan. Sådana batterier kostar lite mer, men pengarna som spenderas på dem betalar sig med råge.

Hur man undviker misstag med rör

För installation av värmesystemet kommer många rör att behövas.

Vilka av dem bör man föredra:

• Metall. Livslängden på sådana rör är inte särskilt lång. Med tiden kan metallprodukter rosta. De installeras med gängade anslutningar.
• Polymer. Detta är ett billigt men tillräckligt pålitligt material som är resistent mot korrosion. Även en icke-professionell kan installera dessa rör. Ett rörsystem av polymerrör kommer att hålla mycket länge.
• Metall-plast. Dessa rör består av aluminium och plast. Rörledningen monteras med gängade eller pressade anslutningar. Som en bieffekt av den höga termiska expansionskoefficienten kan dessa rör spricka vid plötsliga temperaturförändringar i vattnet.

Om husägarna inte har några budgetbegränsningar är det värt att installera värmesystemet med kopparrör. Detta är ett mycket dyrt material, men kostnaderna motiverar sig. Dessa rör är pålitliga och hållbara.

De tål temperatur- och tryckökningar väl. För installation används lödning – silverhaltigt högtemperaturlod.

Allt vi har berättat för dig ovan handlade om radiatorvatten. Men vatten kan också användas som värmebärare i andra värmesystem.

Vid installation av ett vattenvärmesystem kan det behövas ganska många rör, så man måste beräkna lämpligheten av att köpa dyra produkter och utgå från sina faktiska möjligheter.

Läs mer om egenskaper och val av rör för uppvärmning i denna artikel.

Vattenburet system «Golvvärme»

Golvvärme kan både framgångsrikt komplettera radiatorvattenuppvärmning och bli den enda värmekällan för rum, om det gäller ett låghus. Den stora fördelen med Golvvärme är att systemet ger förhållanden som helt uppfyller rummets sanitär-hygieniska normer.

Luften värms ojämnt längs rummets höjd: i den övre delen är den kallare, och i den nedre delen varmare.

Golvvärme är en underbar uppfinning som gör att rummet kan värmas på höjden i full överensstämmelse med de krav på sanitär-hygieniska normer som ställs (+)

Systemets temperatur är endast 55°C, vilket uppfyller designnormerna. Installation av golvvärme utförs över hela ytan av varje rum. Detta är ett ganska komplicerat arbete som endast kan utföras kvalitativt under byggskedet av huset. Driften av systemet orsakar också en rad svårigheter.

Plintvärmesystem

Om installationen av Golvvärme är svår, och radiatorer förstör rummets interiör, kan man använda ett golvlistvärmesystem.

Vid denna typ av uppvärmning installeras rören bakom golvlisten, det vill säga precis ovanför golvnivån. Rummet värms upp i rätt ordning, liksom med golvvärme.

Tack vare golvlistvärme slipper man klura på hur man ska inpassa rörledningar, fördelare och radiatorer i inredningen i ett fritidshus så att de inte syns (+)

Samtidigt värms golvet, vilket skapar gynnsamma förhållanden under hela året. Golvlistvärme blir allt populärare och kommer gradvis på modet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Jämförelse mellan två- och enrörssystem för uppvärmning:

Ett hus där du planerar att bo året runt behöver uppvärmning under den kalla perioden. För att göra boendeförhållandena bekväma måste du välja ett vattenvärmesystem som bäst passar dina individuella förhållanden.

Vi hoppas att informationen i denna artikel hjälper dig att göra rätt val. Kvalitetsuppvärmning handlar inte bara om komfort och mysighet. Det är också en nödvändig förutsättning för att bevara din hälsa.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om vattenburna värmesystem? Du kan lämna kommentarer till inlägget och delta i diskussioner. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.