Slutet värmesystem: scheman och särdrag vid installation av slutet system

Huvudegenskapen som skiljer ett slutet värmesystem från ett öppet är dess isolering från omgivningen. I ett sådant schema ingår en cirkulationspump som stimulerar värmeöverföringsmedlets rörelse. Schemat saknar många av de nackdelar som finns i en öppen värmekrets.

Allt om för- och nackdelar med slutna värmescheman får du veta genom att läsa vår föreslagna artikel. I den behandlas ingående olika konstruktionsalternativ, monteringsspecifikationer och drift av slutna system. För gör-det-själv-entusiaster ges ett exempel på hydraulisk beräkning.

Den presenterade informationen baseras på byggnormer. För att optimera förståelsen av det komplexa ämnet har texten kompletterats med användbara scheman, fotoalbum och videoguider.

Arbetsprincip för ett slutet system

Temperaturutvidgning i ett slutet system kompenseras genom att använda en membranexpansionsbehållare som fylls med vatten under uppvärmning. Vid avkylning återgår vattnet från behållaren till systemet, vilket upprätthåller ett konstant tryck i kretsen.

Trycket som skapas i den slutna värmekretsen redan vid installation överförs till hela systemet. Cirkulationen av värmeöverföringsmedlet sker påtvingat, så detta system är energiberoende. Utan cirkulationspump kommer det inte att finnas någon rörelse av uppvärmt vatten genom rören till apparaterna och tillbaka till värmegeneratorn.

Grundläggande delar i sluten krets:

• panna;
• luftningsventil;
• termostatventil;
• radiatorer;
• rör;
• expansionskärl som inte är i kontakt med atmosfären;
• balanseringsventil;
• kulventil;
• pump, filter;
• säkerhetsventil;
• manometer;
• kopplingar, fästelement.

Om elförsörjningen till huset är oavbruten fungerar det slutna systemet effektivt. Ofta kompletteras konstruktionen med golvvärme, vilket ökar dess ekonomi och värmeavgivning.

En sådan placering gör att man inte behöver hålla sig till en viss rörledningsdiameter, minskar kostnaderna för material och behöver inte lägga rörledningen i lutning, vilket förenklar installationen. Pumpen måste tillföras vätska med låg temperatur, annars är driften omöjlig.

Ett värmekretslopp av sluten typ innehåller delar som även används i andra typer av system.

Denna variant har en negativ aspekt – medan värmen fungerar vid konstant lutning även vid strömavbrott, fungerar det slutna systemet inte vid strikt horisontell rörledning. Denna nackdel kompenseras av hög verkningsgrad och flera positiva aspekter jämfört med andra typer av värmesystem.

Installationen är relativt enkel och möjlig i lokaler av vilken storlek som helst. Rörledningen behöver inte isoleras, uppvärmningen sker mycket snabbt. Om en termostat finns i kretsen kan temperaturen ställas in. Om systemet är korrekt konstruerat uppstår inga förluster av värmebärare och därmed inget behov av påfyllning.

En otvivelaktig fördel med slutet värmesystem är att temperaturskillnaden mellan framledning och returledning förlänger pannans livslängd. Rörledningen i slutet kretslopp är mindre utsatt för korrosion. Det finns möjlighet att fylla kretsen med frostskyddsvätska istället för vatten när värmen måste stängas av under långa vinterperioder.

De vanligast förekommande systemen av sluten typ är vattenburna, även om frostskyddsvätskor, ånga och gaser med lämpliga egenskaper också kan fungera som värmebärare.

Skydd av systemet mot luft

Teoretiskt sett bör luft inte komma in i ett slutet värmesystem, men i praktiken finns den där ändå. Ansamling sker när rör och radiatorer fylls med vatten. En andra orsak kan vara otäta skarvar.

Som ett resultat av luftfickor minskar systemets värmeavgivning. För att motverka detta fenomen inkluderas speciella ventiler och kranar för att släppa ut luft.

Om det inte samlas luft i systemet blockerar flottören i luftavluftaren utloppsventilen. När en luftficka samlas i flottörkammaren slutar flottören att hålla utloppsventilen öppen, varvid luften lämnar enheten.

För att minimera risken för luftfickor måste vissa regler följas vid påfyllning av ett slutet system:

1. Tillför vatten från den lägsta punkten till den högsta. För att göra detta bör rören läggas så att vatten och luft som frigörs rör sig i samma riktning.
2. Låt kranarna för luftavluftning vara öppna och kranarna för vattenavtappning vara stängda. På så sätt, när värmeöverföringsmedlet gradvis stiger, kommer luften att avlägsnas via de öppna luftavluftarna.
3. Stäng luftavluftningskranen så snart vatten börjar rinna genom den. Fortsätt processen gradvis tills kretsen är helt fylld med värmeöverföringsmedel.
4. Starta pumpen.

Om värmekretsen har aluminiumradiatorer, måste det finnas luftavluftare på varje radiator. Aluminium som kommer i kontakt med värmeöverföringsmedlet utlöser en kemisk reaktion som frigör syre. I delvis bimetalliska radiatorer är problemet detsamma, men mängden luft som bildas är betydligt mindre.

En automatisk luftavluftare installeras vid den högsta punkten. Detta krav förklaras av att luftbubblor i vätskor alltid stiger upp i röret, där luftavlägsningsanordningen samlar in dem.

I radiatorer som är 100 % bimetalliska kommer värmeöverföringsmedlet inte i kontakt med aluminium, men proffs insisterar på att en luftavluftare ska finnas även i detta fall. Den specifika konstruktionen av stålpanelradiatorer utrustas redan under tillverkningen med ventiler för luftavtappning.

På gamla gjutjärnsradiatorer avlägsnas luft med hjälp av en kulventil; andra anordningar är ineffektiva här.

Kritiska punkter i värmekretsen är rörböjar och systemets högsta punkter, därför installeras luftavluftningsanordningar på dessa ställen. I en sluten krets används Mayevsky-ventiler eller automatiska flottörventiler som möjliggör luftavluftning utan mänsklig inblandning.

I höljet på denna apparat finns en polypropylenflottör som är kopplad via en vippa till en ventil. När flottörkammaren fylls med luft sjunker flottören och när den når bottenläget öppnar den en ventil genom vilken luften strömmar ut.

I den volym som befriats från gas strömmar vatten in, flottören stiger snabbt upp och stänger ventilen. För att förhindra att skräp kommer in i ventilen täcks den med en skyddskåpa.

Höljet på både manuella och automatiska luftavledare är tillverkat av högkvalitativt material som inte rostar. För att avlägsna en luftficka vrids konen moturs och luft släpps ut tills väsandet upphör.

Det finns modifikationer där processen går till på annat sätt, men principen är densamma: flottören i nedre läge – gas släpps ut; flottören höjd – ventilen stängd, luft ackumuleras. Cykeln upprepas automatiskt och kräver ingen närvaro av en person.

Hydraulisk beräkning för ett slutet system

För att inte göra fel vid val av rördiameter och pumpkapacitet krävs en hydraulisk beräkning av systemet.

Effektiv drift av hela systemet är omöjlig utan att beakta fyra grundläggande punkter:

1. Bestämning av mängden värmebärare som måste tillföras värmeelementen för att säkerställa den önskade termiska balansen i huset oberoende av utomhustemperaturen.
2. Maximal minskning av driftkostnader.
3. Minimering av finansiella investeringar beroende på vald rördiameter.
4. Stabil och tyst drift av systemet.

En hydraulisk beräkning hjälper till att lösa dessa uppgifter, vilket gör det möjligt att välja optimala rördiametrar med hänsyn till ekonomiskt motiverade flödeshastigheter för värmebäraren, bestämma hydrauliska tryckförluster på enskilda sektioner, samordna och balansera systemets grenar. Detta är en komplex och tidskrävande men nödvändig del av projekteringen.

Regler för beräkning av värmeöverföringsmedlets flöde

Beräkningar är möjliga om det finns en termisk beräkning och efter att radiatorer valts efter effekt. Den termiska beräkningen måste innehålla välgrundade data om termisk energi, belastningar och värmeförluster. Om dessa data saknas, antas radiatoreffekten baserat på rummets yta, men beräkningsresultaten blir mindre exakta.

Ett tredimensionellt schema är bekvämt att arbeta med. Alla element på det tilldelas beteckningar som innehåller märkning och löpnummer.

Man börjar med ett schema. Det är bäst att göra det i axonometrisk projektion och ange alla kända parametrar. Värmebärarflödet bestäms med formeln:

G =860q/∆t kg/h,

där q är radiatoreffekten i kW, ∆t är temperaturskillnaden mellan retur- och framledning. När detta värde har bestämts, används Sjevelevs tabeller för att bestämma rörens tvärsnitt.

För att använda dessa tabeller måste resultatet av beräkningarna omvandlas till liter per sekund med formeln: GV = G /3600ρ. Här betecknar GV flödet av värmebärare i l/sek, ρ är vattnets densitet lika med 0,983 kg/l vid temperaturen 60 grader C. Ur tabellerna kan man enkelt välja rörets tvärsnitt utan att göra en fullständig beräkning.

Sjevelevs tabeller förenklar beräkningen avsevärt. Här anges värdena för diametrar på plast- och stålrör, som kan bestämmas genom att känna till värmebärarens hastighet och dess flöde.

Beräkningsförloppet är lättare att förstå med hjälp av ett enkelt schema som omfattar en panna och 10 radiatorer. Schemat måste delas in i sektioner där rörets tvärsnitt och värmebärarens flöde är konstanta storheter.

Den första sektionen är linjen från pannan till den första radiatorn. Den andra är sträckan mellan den första och den andra radiatorn. Tredje och efterföljande sektioner identifieras på samma sätt.

Temperaturen från den första till den sista enheten sjunker gradvis. Om den termiska energin i den första sektionen är 10 kW, så avger värmebäraren en viss mängd värme när den passerar den första radiatorn och den bortgående värmen minskar med 1 kW, etc.

Beräkna värmebärarens flöde med formeln:

Q=(3.6xQ_uch)/(cx(tr-to))

Här är Q_uch sektionens värmebelastning, c är vattnets specifika värmekapacitet med konstant värdet 4,2 kJ/(kg·°C), tr är temperaturen på den heta värmebäraren vid inloppet, to är temperaturen på den kylda värmebäraren vid utloppet.

Den optimala hastigheten för den heta värmebäraren i rörledningen är från 0,2 till 0,7 m/s. Vid lägre värden uppstår luftfickor i systemet. Denna parameter påverkas av materialet och innerrörets råhet.

Både i öppna och slutna värmesystem används rör av svart stål, rostfritt stål, koppar, polypropen, polyeten av olika modifieringar, polybuten och andra.

Vid värmebärarens hastighet inom rekommenderade gränser, 0,2–0,7 m/s, kommer tryckförlusterna i polymerrörledningen att vara från 45 till 280 Pa/m, och i stålrör från 48 till 480 Pa/m.

Rörens innerdiameter i en sektion (d_in) bestäms utifrån värmeflödets storlek och temperaturskillnaden mellan inlopp och utlopp (∆tco=20 °C för 2-rörssystem) eller värmebärarens flöde. Det finns en särskild tabell för detta:

Med denna tabell kan man enkelt bestämma rörets innerdiameter genom att känna till temperaturskillnaden mellan inlopp och utlopp samt flödeshastigheten.

För att välja krets bör man överväga en- och 2-rörssystem separat. I det första fallet beräknas stigaren med den största mängden utrustning, och i det andra fallet den belastade kretsen. Sektionslängden tas från planen i skala.

Att utföra en exakt hydraulisk beräkning är endast möjligt för en specialist med rätt kompetens. Det finns specialprogram som kan utföra alla beräkningar rörande termiska och hydrauliska egenskaper, som kan användas vid projektering av värmesystem för ditt hem.

Val av cirkulationspump

Syftet med beräkningen är att få fram det tryck som pumpen måste utveckla för att driva vattnet genom systemet. För detta används formeln:

P = Rl + Z

I vilken:

• P – tryckförlust i rörledningen i Pa;
• R – specifik friktionsresistans i Pa/m;
• l – rörlängd på beräkningssträckan i m;
• Z – tryckförlust vid 'trånga' sektioner i Pa.

Dessa beräkningar förenklas av samma Sjevelevs tabeller, där man kan hitta friktionsresistansvärdet, men 1000i måste räknas om för den specifika rörlängden. Om rörets innerdiameter är 15 mm, sträckan 5 m, och 1000i = 28,8, då är Rl = 28,8 x 5/1000 = 0,144 bar. När Rl-värdena för varje sträcka har hittats summeras de.

Tryckförlustvärdet Z för både panna och radiatorer finns i databladen. För andra motstånd rekommenderar specialister att ta 20 % av Rl och sedan summera resultaten för enskilda sträckor och multiplicera med en faktor 1,3. Resultatet är det efterfrågade pumptrycket. Beräkningen är densamma för en- och två-rörssystem.

Pumpen installeras så att dess axel är horisontell, annars kan luftfickor inte undvikas. Den monteras på amerikanska kopplingar så att den enkelt kan tas bort vid behov.

I fall där pumpen väljs utifrån en befintlig panna används formeln: Q=N/(t2-t1), där N är värmekällans effekt i W, och t2 och t1 är temperaturen på värmebäraren vid pannans utlopp respektive retur.

Hur beräknar man expansionskärlet?

Beräkningen handlar om att bestämma hur mycket värmebärarens volym ökar vid uppvärmning från rumstemperatur +20 °C till driftstemperatur mellan 50 och 80 °C. Dessa beräkningar är inte enkla, men det finns ett annat sätt: proffsen rekommenderar att välja en tank med volym motsvarande 1/10 av den totala vätskemängden i systemet.

Expansionskärlet är en mycket viktig komponent i systemet. Överskottet av värmevätska som tas upp när den expanderar räddar ledningar och ventiler från att brista.

Dessa uppgifter kan man få från utrustningens datablad, där vattenmantelns volym för pannan och en radiatorelements volym anges. Därefter beräknar man tvärsnittsarean för rör med olika diametrar och multiplicerar med motsvarande längd.

Resultaten summeras, läggs ihop med uppgifterna från databladen och 10 % tas från summan. Om hela systemet rymmer 200 liter värmevätska behövs ett expansionskärl med volymen 20 liter.

Kriterier för val av expansionskärl

Tillverkning av expansionskärl sker i stål. Inuti finns ett membran som delar behållaren i två fack. Det första är fyllt med gas och det andra med kylvätska. När temperaturen stiger och vatten strömmar från systemet till kärlet, komprimeras gasen under trycket. Kylvätskan kan inte uppta hela volymen på grund av gasen i kärlet.

Expansionskärlens volym varierar. Parametern väljs så att vattnet inte stiger över en fastställd nivå när trycket i systemet når sin topp. Som skydd mot överfyllnad ingår en säkerhetsventil i konstruktionen. Normal fyllnadsgrad är mellan 60 och 30 %.

Den optimala lösningen är att installera expansionskärlet på en plats där systemet har minst antal böjar. Bästa platsen är en rak sektion framför pumpen.

Val av optimalt schema

Vid installation av värme i ett privat hus används två typer av system: en- och två-rörssystem. Om man jämför dem är det två-rörssystemet mer effektivt. Deras huvudsakliga skillnad ligger i hur radiatorerna ansluts till rörledningarna. I ett två-rörssystem är en individuell stigledning ett obligatoriskt element, genom vilket den avkylda kylvätskan återvänder till pannan.

Installation av ett enrörssystem är enklare och mindre kostsamt. Den slutna kretsen i detta system kombinerar både tillopps- och returledning.

Ettörssystem för uppvärmning

I en- och tvåvåningshus med liten yta har systemet med en sluten enrörskrets visat sig väl, vilket består av en enda rördragning och en serie radiatorer anslutna i följd.

Den kallas ibland i folkmun för "Leningradka". Kylvätskan, efter att ha avgett värme till radiatorn, återvänder till tilloppsröret och passerar sedan nästa element. De sista radiatorerna i kedjan får mindre värme.

Vid montering av ett enrörssystem kan man göra 2 varianter av värmebärarens rörelse — medström och återvändsgränd. I det första fallet kan systemet balanseras, i det andra inte.

Fördelen med en sådan lösning kallas ekonomisk montering — material och tid går åt mindre än för ett 2-rörssystem. Om en radiator slås ut kommer de andra att fungera normalt vid användning av bypass.

Möjligheterna med en enrörslösning är begränsade — den kan inte startas i etapper, radiatorerna värms upp ojämnt, därför måste man lägga till sektioner till den sista i kedjan. För att värmebäraren inte ska svalna så snabbt måste man öka rördiametern. Det rekommenderas att ansluta högst 5 radiatorer per våning.

Det finns 2 typer av system: horisontellt och vertikalt. I en enplansbyggnad läggs den horisontella typen av värmesystem både ovanför och under golvet. Man rekommenderar att montera radiatorerna på samma nivå och den horisontella matarledningen med en liten lutning i värmebärarens flödesriktning.

Vid vertikal ledningsdragning stiger vattnet från pannan uppåt via centralstammen, går in i rörledningen, fördelas till enskilda stammar och därifrån till radiatorerna. När det kyls ner sjunker vätskan nedåt via samma stam, passerar alla apparater där, hamnar i returledningen och från den pumpar pumpen tillbaka den till pannan.

Ett vertikalt enrörssystem omfattar en huvudstam och ett antal separata stammar, expansionskärl, framledningsrör, radiatorer, luftavskiljare, returledning och pump. Ett vanligare system är med förskjutna sektioner där trevägskranar används för att reglera radiatorernas värme.

Om du väljer ett slutet värmesystem utförs installationen i följande ordning:

1. Installera pannan. Oftast avsätts en plats för den i källaren eller på bottenvåningen.
2. Anslut rör till pannans in- och utloppsstosar och dra dem runt om i alla rum. Välj kopplingar beroende på materialet i huvudledningarna.
3. Installera expansionskärlet och placera det på den högsta punkten. Samtidigt monteras en säkerhetsgrupp som ansluts till huvudledningen via en T-koppling. Säkra den vertikala huvudstammen och anslut den till kärlet.
4. Montera radiatorer med installering av luftningsventiler (Mayevskiventiler). Bästa alternativ: en bypass och 2 avstängningsventiler – en på inloppet och en på utloppet.
5. Installera pumpen på den sektion där kylvätskan återvänder till pannan, och montera först ett filter före pumpens placering. Rotorn placeras strikt horisontellt.

Vissa installatörer monterar pumpen med en bypass för att undvika att tömma systemet på vatten vid reparation eller byte av utrustning.

Efter montering av alla komponenter öppnas ventilen, systemet fylls med värmebärare och luften avlägsnas. Kontrollera att luften är helt avlägsnad genom att skruva loss skruven på pumpkåpets lock. Om vätska kommer ut under skruven kan utrustningen startas, efter att först ha dragit åt den tidigare lossade centralskruven.

Med praktiskt beprövade scheman för enrörsvärmesystem och olika utföranden kan du läsa mer i en annan artikel på vår webbplats.

Tvårörssystem för uppvärmning

Precis som med enrörssystem finns det både horisontell och vertikal fördelning, men här finns både fram- och returledning. Alla radiatorer värms lika. Den ena typen skiljer sig från den andra genom att i det första fallet finns en gemensam stam till vilken alla värmeelement är anslutna.

Tvårörsscheman används oftast i flervåningsbyggnader när det krävs att en enda panna effektivt värmer upp hela byggnaden.

Det vertikala schemat innebär att radiatorerna ansluts till en vertikalt placerad stam. Dess fördel är att i en flervåningsbyggnad ansluts varje våning individuellt till stammen.

En egenskap hos tvårörsschemat är närvaron av rör som leder till varje element: ett framledningsrör och ett returrör. Det finns två scheman för anslutning av värmeelement. Ett av dem är ett fördelningsschema (kollektorsystem) där två rör går från fördelaren till elementet.

Systemet kräver komplicerad installation och mycket material, men temperaturen kan regleras i varje rum.

Den andra – parallella schemat är enklare. Stigarna är installerade runt husets omkrets, radiatorer är anslutna till dem. En liggande ledning löper över hela våningen och stigarna är anslutna till den.

Komponenterna i ett sådant system är:

• panna;
• säkerhetsventil;
• manometer;
• automatisk luftventil;
• termostatventil;
• radiatorer;
• pump;
• filter;
• balanseringsanordning;
• tank;
• ventil.

Innan installationen påbörjas måste man bestämma typen av energibärare. Därefter installeras pannan i ett separat pannrum eller i källaren. Det viktigaste är att det finns god ventilation där. Installera en kollektor om den ingår i projektet samt en pump. Montera regler- och mätutrustning i närheten av pannan.

Till varje framtida radiator dras en huvudledning, sedan installeras själva radiatorerna. Häng upp värmeelementen på speciella konsoler så att det blir 10-12 cm kvar till golvet och 2-5 cm från väggarna. Förse in- och utloppsöppningarna på enheterna med avstängnings- och regleranordningar.

Processen för installation av ett tvårörssystem består av flera steg. Det första är installation av panna. Först dras rör till batteriplatserna och sedan monteras själva radiatorerna.

Efter installation av alla systemets komponenter trycktestas det. Detta bör utföras av proffs eftersom endast de kan utfärda ett korrekt dokument.

Detaljerade funktioner för tvårörsuppvärmningssystemet beskrivs här, i artikeln presenteras olika scheman och deras analys ges.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I detta videomaterial presenteras ett exempel på en detaljerad hydraulisk beräkning av ett tvårörs slutet värmesystem för ett tvåvåningshus i programmet VALTEC.PRG:

Här beskrivs i detalj konstruktionen av ett enrörsuppvärmningssystem:

Det är möjligt att utföra installation av ett slutet värmesystem själv, men du kan inte klara dig utan råd från experter. Nyckeln till framgång är ett korrekt utfört projekt och material av hög kvalitet.

Har du frågor om specifikationerna för ett slutet värmekrets? Har du information om ämnet som kan intressera webbplatsens besökare och oss? Vänligen skriv kommentarer i blocket nedan.