Vattenvärmesystem med tvångscirkulation: scheman, implementeringsalternativ, tekniska detaljer

Många moderna lösningar för vattenuppvärmning av hus kräver användning av en pumpgrupp. Projektering och installation av ett värmesystem med tvångscirkulation måste utföras med hänsyn till tekniska aspekter som uppstår på grund av värmebärarens snabba rörelse.

Högt tryck i värmekretsen gör det möjligt att realisera många olika rördragningsscheman. Håll med om att detta är en betydande fördel med ett värmesystem med tvångscirkulation. Men att arrangera ett sådant schema kräver noggrann projektering.

Vi berättar för dig om vilka egenskaper som styr valet av systemets huvudkomponenter, och vi kommer också att utförligt beskriva möjliga rördragningsalternativ och sätt att organisera värmekretsen.

Tekniska egenskaper hos systemets huvudkomponenter

Tvångscirkulationsschemat skiljer sig från det naturliga genom tillsats av en eller flera cirkulationspumpar. På grund av ökat tryck och snabbare värmebärares rörelse ändras reglerna för att utforma komponenter och placera element i kretsen.

Detta faktum måste beaktas för att säkerställa god uppvärmning med tvångscirkulation.

Allmänna krav på pumpgruppen

Cirkulationspumpar väljs utifrån krav på vattenflöde (kubikmeter per timme) och tryckhöjd (meter). Beräkningen av båda parametrarna beror på volymen av det uppvärmda bostadsutrymmet och uppvärmningssättet, samt längden på vattenkretsen och dess rördiameter.

Pumpen bör väljas så att dess parametrar inte är exakt på gränsen till systemets krav. Detta gör det möjligt att vid behov lägga till delar i kretsen utan att byta pump.

I huvudsak är pumparna avsedda för 220 Volt, men det finns även de som stödjer 12 Volt. Vid spänningsfluktuationer måste en stabilisator installeras för att förhindra att enheten går sönder.

Vid frekventa strömavbrott bör man se till att ha en avbrottsfri strömkälla. Det är inte nödvändigt att skaffa en kraftfull UPS – för uppvärmning av privata hem används sällan enheter med en förbrukning på mer än 150 Watt per timme.

Cirkulationspumpar kan grovt delas in i två typer beroende på motorns placering. Enheter med torr rotor har högre verkningsgrad, men har högre ljudnivå och kortare livslängd jämfört med våt rotor.

Om systemets rördragning möjliggör naturlig cirkulation av värmebäraren i kretsen, måste pumpen installeras via en “bypass”. I så fall, vid pumpens haveri eller strömavbrott, kan värmen kopplas om till gravitationscirkulation.

Vatten kan fortfarande röra sig genom en stillastående pump, men den skapar ett starkt motstånd mot flödet.

Valet av pumpmodell för ett specifikt värmesystem görs genom att bestämma arbetspunkten och kontrollera att den överensstämmer med de erforderliga värdena för värmebärarens flöde (+)

Problemet med pumpstopp är särskilt relevant vid användning av spis- eller eldstadsvärme. I så fall fortsätter spisen att värma värmeväxlaren och det kan leda till att vattnet kokar och att hela systemet slås ut under lång tid.

Det är bättre att utföra installation av pumpen på returröret, eftersom den lägre vattentemperaturen förlänger dess livslängd. Om det inte är möjligt att installera pumpen någon annanstans än på röret som lämnar pannan, bör en pump med keramiska tätningar användas.

Även om de tål temperaturer upp till 110°C, kan de få funktionsproblem när systemet kokar.

Genom att montera pumpen i kretsen via bypass kan man uppnå inte bara normala driftsförhållanden enligt principen för naturlig cirkulation, utan även möjligheten att ta bort pumpen utan att tömma vattnet.

Användbar information om val av cirkulationspumpar för värmesystem finns i artiklarna:

1. Val av cirkulationspump: konstruktion, typer och regler för val av pump för uppvärmning
2. Cirkulationspump för uppvärmning: tio bästa modellerna och köpråd

Finesser vid val av pannor och kaminer

Användningen av el- och gaspannor, samt långbrinnande spisar som värmegeneratorer, är attraktiv ur synvinkeln av enkel kontroll av värmetillförseln via värmeväxlaren.

Användningen av fastbränslespisar, särskilt hemmagjorda konstruktioner, kan leda till otillräcklig eller överdriven värmeavgivning. Men deras användning är ofta motiverad med tanke på bränslets billighet och tillgänglighet.

Nu finns det många modeller av el- och gaspannor med integrerad pump. Å ena sidan är det inbyggda cirkulationssystemet anpassat efter pannans effekt och gör att man slipper köpa och installera en separat pump. Å andra sidan, om den inbyggda pumpen går sönder, är den inte lika lätt att reparera eller byta ut som en separat pump.

En elpanna med integrerad pump är en färdig och kompakt lösning för att inkludera den i ett system med tvångscirkulation.

Kraven på pannan vid användning av tvångscirkulation är desamma som vid naturlig cirkulation:

• Beräkning av pannans effekt – värdet måste motsvara husets uppvärmningsbehov under de mest extrema förhållanden för en given ort. Det är önskvärt att ha en liten effektreserv (10-20%) på grund av eventuella force majeure-situationer som kan uppstå i värmesystemet.
• Förhindrande av kokning av värmeöverföringsmediet i värmeväxlaren. Detta krav är lättare att uppfylla vid användning av kombinationen “spis – pump” än vid gravitationsmodellen för vätskerörelse.

För att förhindra att vattnet kokar i pannans värmeväxlare räcker det att installera en effektreglering beroende på temperaturen på den utgående vätskan. Denna metod fungerar för alla typer av cirkulation.

Styrenheten för fastbränslepannans driftsläge inkluderar en funktion för att starta pumpen när kritiska temperaturer uppnås vid värmeväxlarens utlopp.

För ugnar med naturlig cirkulation kan du inte förhindra att värmevätskan kokar om du laddar för mycket bränsle. Det enda alternativet när en pump finns är att öka volymen vätska som passerar genom värmeväxlaren.

Dessutom kan du göra ett sådant nödsystem automatiskt med hjälp av en termostat och en enhet för justering av pumpens hastighet.

Montering och kontroll av vattenkretsen

I ett värmesystem med forcerad cirkulation blir vattenhastigheterna högre än i en gravitationsmodell. Därför kan du använda en mindre rördiameter för samma uppvärmningsparametrar för byggnaden. Detta sänker kostnaden för vattenuppvärmning när det gäller rör, kopplingar och armatur.

Dessutom kan du lättare gömma elementen med mindre diameter i tekniknischer eller integrera dem i rummens inredning.

Jämfört med naturlig cirkulation läggs det ökade hydrodynamiska trycket från flödet till det hydrostatiska trycket från vätskekolonnen. För att undvika läckage eller till och med att systemet sprängs måste du följa vissa regler.

Om du byter från gravitationscirkulation till forcerad måste du eliminera alla, även små, läckor i kretsen. När trycket ökar kommer läckhastigheten att öka, vilket förutom att orsaka problem i rummet kommer att leda till minskad mängd värmevätska och överdriven luftning (luftmättnad).

Innan uppvärmningssäsongen börjar måste du utföra hydrauliska hållfasthetsprov av kretsen med maximalt använt eller till och med något högre tryck. Detta gör att du kan identifiera problem och åtgärda dem innan kylan kommer, när en lång avstängning av värmen för reparation är oönskad.

Läckage i värmeradiatorer kan uppstå på de mest oväntade ställen och att åtgärda problemet tar lång tid, så det är bättre att du kontrollerar systemets integritet i förväg.

Eftersom värmeöverföringsmedlets hastighet kommer att vara högre än 0,25 m/s, enligt SNiP 41-01-2003, behöver man inte hålla en konstant lutning på rören för att avlägsna luft från kretsen. Därför är installationen av rör och radiatorer något enklare vid forcerad cirkulation än vid gravitationssystem.

Uppvärmningsalternativ med tvångscirkulation

Användningen av forcerad cirkulation gör det möjligt att frångå principen att utforma ledningssystemet med hänsyn till hydrostatisk tryckskillnad, vilket är nödvändigt för gravitationssystem.

Detta ökar variationen vid utformningen av vattenkretsens geometri och ger möjlighet att använda lösningar som kollektoruppvärmning eller golvvärme med stor yta.

Tillämpning av övre och nedre rördragning

Varje uppvärmningssystem kan i princip klassificeras som övre eller nedre ledningsdragning. Vid övre ledningsdragning stiger varmvattnet ovanför värmeelementen och rinner sedan ner och värmer radiatorerna. Vid nedre ledningsdragning tillförs varmvattnet underifrån. Varje alternativ har sina fördelar.

Övre ledningsdragning används även vid naturlig cirkulation. Därför kan uppvärmningskretsar av denna typ använda båda cirkulationssätten. Detta ger för det första ett val och för det andra ökar systemets tillförlitlighet.

Vid strömavbrott eller pumpfel kommer vattenrörelsen i kretsen att fortsätta, om än med lägre hastighet.

Ett bra tryck gör det möjligt att välja mellan övre och nedre ledningsdragning med hänsyn till bekvämligheten att dra rör som för värmeöverföringsmedlet till radiatorerna (+)

Vid användning av nedre ledningsdragning är den totala rörlängden mindre, vilket minskar kostnaderna för systemet. Dessutom behöver man inte dra stigrör på övervåningen, vilket är bra ur inredningssynpunkt. Det nedre tilloppsröret för varmvatten läggs antingen i källaren eller på golvnivå på första våningen.

Varianter av enrörsscheman för anslutning

Ett enrörssystem använder samma rör för att tillföra varmvatten till radiatorerna och föra bort kallvatten till värmepannan. Med denna ledningsdragning halveras nästan längden på använda rör, och antalet kopplingar och avstängningsventiler minskar.

Men uppvärmningen av radiatorerna sker i serie, så vid beräkning av antalet sektioner måste man ta hänsyn till den gradvisa minskningen av temperaturen hos det tillförda värmeöverföringsmedlet.

Seriekoppling av radiatorer med ett enda rör för värmeöverföringsmedel används ofta i moderna hus för att minimera materialkostnader och förenkla installationsarbetet.

Enrörssystem kan utföras i både horisontella och vertikala varianter. Vid tvångscirkulation, om vertikala stigare används, kan varmvatten tillföras inte bara uppifrån utan även nedifrån.

Lämpligheten av att använda en eller annan variant beror inte bara på bekvämligheten med att dra rören, utan också på det maximalt tillåtna antalet radiatorer på en stigare i ett enrörskretslopp.

Värmeelement kan anslutas på två sätt:

• Seriekoppling – värmebäraren strömmar genom alla element. I detta fall krävs minimalt antal rör, men om ett element behöver stängas av måste hela systemgrenen stoppas.
• Anslutning via bypass – värmebäraren kan strömma förbi elementet via en installerad avledning. Med hjälp av ventiler kan flödet ledas förbi elementet, vilket gör att det kan repareras eller demonteras utan att värmen stoppas.

Enrörssystem används ofta för uppvärmning, men om det finns många radiatorer används en annan variant för jämn uppvärmning.

Enrörssystem har många varianter vid tvångscirkulation, så det är ganska enkelt att välja en lämplig lösning för en specifik rumsgeometri (+)

Sätt att tillämpa tvårörsalternativet

Värmekretsen som använder ett andra rör för att leda tillbaka kylt vatten till pannan kallas tvårörssystem. Rörmätaren ökar, liksom antalet anslutningar och enheter.

Systemet har dock en viktig fördel – varje element får värmebärare av samma temperatur. Detta gör tvårörsvarianten mycket attraktiv.

Vid vattenvärme med tvångscirkulation används både horisontell och vertikal fördelning. Och vid vertikal variant är det möjligt att använda både övre och nedre varmvattentillförsel.

Tvårörssystem för vattenförsörjning och retur i kombination med diagonal anslutning av element ger maximal värmeavgivning till rummet

Eftersom temperaturen på vattnet som tillförs alla element är densamma, beror kretsarnas geometri endast på följande faktorer:

• materialbesparing – minimering av rörlängd och antal anslutningar;
• enkel dragning av kretsen för uppvärmning genom väggar och bjälklag;
• estetisk tilltalande – möjlighet att integrera värmeelement i rummets inredning.

Beroende på flödet av varmt och kylt vatten delas tvårörssystem in i två typer:

1. Parallella. Rörelsen i båda rören sker i samma riktning. Värmevätskans cirkulation har samma längd för alla radiatorer i denna del av systemet, så uppvärmningshastigheten är densamma.
2. Motströms. I parallella system värms radiatorer närmare pannan snabbare. Men för system med tvångscirkulation är detta inte så viktigt på grund av den höga vattenhastigheten i kretsen.

Vid val mellan parallell- och motströmsvariant styrs man av bekvämligheten att dra returledningen. I vertikala system med nedre fördelning blir det ett motströmsystem, och med övre fördelning – ett parallellsystem.

Användning av fördelarkollektor för värme

En annan populär metod för att organisera uppvärmning nu är att skapa en kollektorschema. På sätt och vis kan detta schema kallas en undertyp av tvårörssystem, även om det också används vid organisering av enrörsvärmekretsar.

Endast distributionen av varm värmevätska och insamling av kyld sker inte från huvudstammen utan från särskilda fördelningsnodanordningar – kollektorer. Ett sådant system fungerar stabilt endast med tvångscirkulation.

Strålfördelning jämfört med tvårörsfördelning kräver närvaro av kollektor, större total rörlängd, fler kopplingar och avstängningsventiler.

Fördelningsenheten för ett tvårörssystem är en komplex kombination av matnings- och returkollektorer, med hjälp av vilka en temperatur- och tryckbalanserad tillförsel av värmevätska sker.

Varje gren av enheten matar ett värmeelement eller en liten grupp. Grenarna är vanligtvis placerade under golvet, varje våning i en flervåningsbyggnad betjänas av en centralt installerad kollektor.

Trots de uppenbara fördelarna med detta alternativ för värmesystem har kollektorsystemet två betydande nackdelar:

• Största rörledningslängd, därför kräver detta alternativ för vattenkretsen betydande ekonomiska investeringar;
• Svårighet att ändra kretsen – rören är i detta alternativ vanligtvis placerade under golvet eller i väggar, så om man lägger till värmeapparater blir det mycket svårt att göra några ändringar.

Alla kollektorer monteras vanligtvis i en speciell skåp, eftersom avstängningsventilerna är placerade där och behöver åtkomst. Att placera kranarna på ett ställe är mycket praktiskt.

Om det behövs för att slå på eller stänga av element, eller vid en onormal situation, räcker det med åtkomst till skåpet och det finns inget behov av att besöka alla rum.

Fördelningskollektorer kan ha en enkel struktur som består av två grenrör och minimal avstängningsventiler. Komplexa enheter kan även inkludera automatiska termostater, elektroniska ventiler, blandare, automatiska luftavluftningsanordningar, givare och styrblock, ventil för vattenavtappning, separat cirkulationspump.

Dessa system kan reglera temperaturen i huset mycket exakt, men kräver god förståelse för grunderna och nyanserna av vattenburen värme.

Uppvärmning med golvvärme

En av de mest bekväma uppvärmningsmetoderna anses vara golvvärmesystem. Det bör noteras att installationen av en sådan uppvärmningslösning i vardagsrum, duschrum, kök och andra rum är ganska komplicerad.

Vattenburen golvvärme över stora ytor är endast möjlig med tvångscirkulation, eftersom det krävs tryck i ett långt system med smala rör.

Trycket behövs för att övervinna motståndet i smala rör med många böjar. Dessutom måste ett tillräckligt tryck uppnås för att kunna avlägsna luft från golvvärmerören som är horisontellt placerade.

Det finns ett stort antal kombinationer för rörläggning:

• för små rum används scheman med en ingång för varmvatten och en utgång för kylt vatten;
• för stora rum organiseras mer komplexa golvvärmesystem med användning av en fördelningskollektor.

Ofta installeras separata cirkulationspumpar för delar av golvvärmekretsen.

Användning av kollektor är motiverad för stora golvvärmeområden när beräkningar visar att ett enda rör inte kan klara uppvärmningen

Slutsatser och användbar video om ämnet

Detaljerad beskrivning av ett två-rörs och ganska komplicerat värmesystem för ett tvåvåningshus:

System av sluten typ för ett trevåningshus med gaspanna:

Användning av pumpar vid vattenburen uppvärmning av rum underlättar avsevärt utformningen av kretsen och möjliggör alternativ som inte är tillgängliga för gravitationsmodellen. Rätt val av utrustning gör det möjligt att lösa uppvärmningsfrågan och göra processen bekväm och enkel.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om att organisera ett värmesystem med tvångscirkulation? Lämna gärna kommentarer till inlägget och delta i diskussionerna. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.