Давление в системе отопления в частном доме

Какое давление показывает манометр?

Эта физическая величина характеризует степень сжатия среды, в нашем случае – жидкого теплоносителя, закачанного внутрь системы отопления. Измерить любую физическую величину означает сравнить ее с некоторым эталоном. Процесс измерения давления жидкого теплоносителя любым механическим манометром (вакуумметром, мановакуумметром) представляет сравнение его текущей величины в точке размещения прибора с атмосферным давлением, играющим роль эталона измерения.

Чувствительные элементы манометров (трубчатые пружины, мембраны, и др.) сами находятся под действием атмосферы. Наиболее распространенный пружинный манометр имеет чувствительный элемент, представляющий один виток трубчатой пружины (см. поз. рисунка ниже). Верхний конец трубки запаян и связан поводком 4 с зубчатым сектором 5, сцепленным с шестеренкой 3, на вал которой насажена стрелка 2.

Устройство пружинного манометра.

Исходное положение трубки-пружины 1, соответствующее нулю шкалы измерения, определяется деформацией формы пружины давлением атмосферного воздуха, заполняющего корпус манометра. Жидкость, поступающая внутрь трубки 1, стремится дополнительно деформировать ее, поднимая верхний запаянный конец выше на расстояние l, пропорциональное своему внутреннему давлению. Сдвиг конца трубки-пружины преобразуется передаточным механизмом в поворот стрелки.

Угол φ отклонения последней пропорционален разности полного давления жидкости в трубке-пружине 1 и местного атмосферного. Измеренное таким прибором давление называется манометрическим или избыточным. Точкой его отсчета является не абсолютный нуль величины, эквивалентный отсутствию воздуха вокруг трубки 1 (вакуум), а местное атмосферное давление.

Известны манометры, показывающие абсолютное (без вычета атмосферного) давление среды. Сложное устройство плюс высокая цена препятствуют широкому использованию таких приборов в системах отопления.

Величины давлений, указываемых в паспортах любых котлов, насосов, запорной (регулирующей) арматуры, трубопроводов являются именно манометрическими (избыточными). Измеряемая манометрами избыточная величина используется в гидравлических (тепловых) расчетах отопительных систем (оборудования).

Манометры в системе отопления.

Виды давления

Различают:

статическое давление — постоянная величина, зависит от высоты столба, не подвержена воздействию перепадов температур и возникает лишь вследствие влияния гравитации (вода любой температуры давит на стенки труб), значение этого параметра увеличивается на 1 атм при подъеме на каждые 10 м;
динамическое — подвержено снижению/росту, что является следствием изменения свойств горячей воды при нагреве, а дополнительно на эту величину оказывает воздействие работа насосов, которые обеспечивают принудительное продвижение теплоносителя по трубам.

Динамическое давление зависит не только от температуры жидкости и параметров насосного оборудования, но и регулятора, благодаря которому осуществляется распределение горячей воды в системе. Учитывая, что все перечисленные факторы постоянно изменяются, давление периодически снижается и возрастает. Данный параметр должен контролироваться, т. к. при существенном падении уменьшится скорость продвижения жидкости по трубам, что приведет к остыванию коммуникаций, а вместе с тем и остановке насосов. При повышении давления увеличивается риск поломки оборудования.

Существует еще одна разновидность. Рабочее давление комбинируется из перечисленных нагрузок (статического и динамического). Благодаря этому обеспечивается нормальная работа системы отопления, а риск возникновения аварийной ситуации снижается.

Что входит в группу безопасности системы отопления

Состав классической группы безопасности. Группа безопасности состоит из трех элементов, соединенных коллектором (техническим элементом, разбивающим поток на несколько параллельных веток).

Автоматический воздухоотводчик

Автоматический воздушный клапан предназначен для сброса воздушных масс из системы отопления. Более ранняя его альтернатива – ручные краны Маевского на радиаторах. Воздух, находящийся в трубах и радиаторах системы отопления, замедляет прогрев и скорость циркуляции теплоносителя, снижает КПД, а при нагреве свыше 90°C серьезно повышает давление, что может привести к повреждению и разгерметизации системы отопления.

Воздух может появится даже при грамотной и тщательной эксплуатации СО. Наиболее частые причины:

изначальное заполнение системы отопления теплоносителем с допуском воздуха;
выделение пузырьков воздуха при нагреве воды, используемой в качестве теплоносителя, свыше 90°C;
неправильное использование крана подпитки;
износ элементов и узлов системы отопления, что нарушает ее герметичность.

Автоматический воздухоотводчик не требует настройки или вмешательства человека. Как только в системе образуется воздух, он попадает в канал воздухоотводчика. Находящийся в этом цилиндрическом канале поплавок опускается, опуская запирающий шток: клапан открывается и стравливает из канала весь воздух.

Манометр

Назначение манометра – отображение точного давления внутри системы отопления для контроля показателей. Как правило, в качестве единиц измерения используются бары. Настроив определенный уровень давления, взглянув на манометр можно удостовериться, что система работает исправно, все узлы полностью герметичны, а другие элементы группы безопасности выполняют свои функции.

Предохранительный сбросной клапан

Принцип работы пружинного предохранительного клапана, предназначенного для системы индивидуального отопления. Предохранительный клапан обеспечивает автоматический сброс воздуха, пара или теплоносителя при достижении критической отметки, тем самым освобождая в системе место для дальнейшего расширения теплоносителя. Повышение давления в системе отопления может быть вызвано не только образованием воздуха (с которым справляется воздухоотводчик), но и расширением самого теплоносителя при сильном нагреве, что может привести к повреждению и протечке.

Если радиаторы и трубы обычно без проблем выдерживают давление в 7-9 бар, то наиболее уязвимым элементом системы отопления является теплообменник котла, часто рассчитанный на 3, а то и на 2 бара.

Именно по максимально допустимому рабочему давлению и подбирается предохранительный клапан: существуют рассчитанные на конкретное давление модели и модели с регулируемым значением, которое устанавливается при монтаже и настройке. Наиболее распространенным и лучшим в соотношении цена-качество является пружинный механизм, именно он и используется практически во всех вариантах групп безопасности.

Принцип работы пружинного предохранительного клапана заключается в балансе давления внутри системы и прижимной силы пружины клапана:

изнутри на затвор клапана оказывает давление теплоноситель;
с другой стороны золотник прижат штоком, на который давит пружина, тем самым удерживая клапан в закрытом положении;
как только давление в системе превышает критическое значение, оно перевешивает прижимную силу пружины и клапан приоткрывается, стравливая излишки воздуха, пара или теплоносителя;
как только давление падает ниже критической отметки, силы пружины достаточно, чтобы перевести клапан в исходное закрытое положение.

Из-за чего происходит резкое возрастание

Рост давления в контуре отопления может быть вызван образованием воздушных пробок. Пробки могут возникать из-за неправильной разводки контура, не учитывающей его перегибов и уклонов, а также из-за негерметичности или его повреждений (плохое уплотнение стыков, утечки теплоносителя).

Причиной образования пробок также может быть низкое давление теплоносителя, создающее пустоты, заполненные воздухом, а также неправильное заполнение контура теплоносителем на этапе его запуска.

Отсутствие или неэффективная работа воздухозаборных устройств или клапанов сброса воздуха позволяет воздушным пробкам накапливаться особенно быстро.

Воздушные пробки образуют труднопроходимые для воды участки, запирая ее движение в отдельных узлах конструкции, тем самым повышая давление воды.

Препятствием для движения могут стать фильтры грубой очистки (грязевики), обычно устанавливаемые на нескольких участках контура отопления. Несвоевременная очистка грязевиков (реже одного раза в год) также может создать условия для возникновения означенных ситуаций.

Почему могут возникать перепады давления?

Как уже было сказано ранее, в многоэтажных домах рабочее давление может зависеть от количества этажей, а также от целого ряда других факторов.

Отклоняться от установленных норм показатели давления могут по следующим причинам:

Существует немало причин, которые могут негативно влиять на стабильность давления в общедомовой системе и его соответствие установленным нормативам

Самой распространенной предпосылкой для снижения давления в старых домах является зарастание внутренних поверхностей труб и радиаторов известковыми отложениями и мусором.
Давление может резко упасть при отсутствии электроэнергии в котельной, где установлены циркуляционные насосы. Не исключается и выход таких насосов из строя. И вообще — устаревшее, давно не меняющееся оборудование в котельных может привести к снижению КПД всей системы.
Причиной часто становится появление утечки теплоносителя, то есть разгерметизация системы.
Имеет значение и нормальная температура в помещении, где оборудован элеваторный узел, от которого идет «раздача» теплоносителя на стояки. При отрицательных температурах узел может отреагировать повышением давления в системе.
Порой причина кроется в непродуманных действиях хозяев квартир. Это может быть самовольная замена труб с завышенным или, наоборот, зауженным диаметром, установка кранов на байпасах, монтаж дополнительных секций вратарей отопления или установка теплообменных приборов завышенной тепловой мощности, вывод радиаторов в лоджии или же на балкон.
Врагом» нормальной работы системы всегда бывают воздушные пробки в радиаторах отопления, если хозяева не следят за своевременной проверкой и выпуском воздуха.
Низкое качество теплоносителя центральной отопительной системы также может привести к нестабильности давления.
Перепады всегда отмечаются при подготовительных работах перед отопительным сезоном, когда идет опрессовка системы. Аналогично — и после проведения ремонтных или модернизационных работ по замене радиаторов или участков трубопровода, при испытательных нагрузках, когда давление повышается в 0,5÷1,5 раза. Эти мероприятия производятся до начала отопительного сезона для заблаговременного выявления уязвимых участков системы, чтобы они не проявились позднее, в холодное время года. Вот тогда это станет настоящей проблемой, так как, проводя ремонт, приходится полностью отключать от отопления один или даже несколько домов.
Гидроудары — кратковременное резкое повышение давления, которое невозможно предусмотреть. Поэтому, приобретая новые радиаторы, нужно изучить их характеристики, так как они должны иметь запас прочности. Так, если при опрессовке системы, давление поднимается до 10 атмосфер (бар), то нужно выбирать радиаторы, рассчитанные на 13÷15 атмосфер.

Контроль за давлением и температурой осуществляют общедомовой контрольно-измерительные приборы, стоящие в теплопункте (на элеваторном узле). При желании самостоятельно контролировать состояние своего участка системы отопления, эти приборы могут быть установлены и в квартире. Их обычно ставят на входе теплоносителя в радиатор.

Суть гидропневмоиспытаний системы

Цель испытаний системы отопления избыточным давлением – обнаружить протечки и скрытые дефекты радиаторов, трубопроводов и их соединений, а также предотвратить аварии при возможных гидравлических ударах. Процедуру проверки проводят после предварительной промывки магистрального трубопровода, чтобы удалить с внутренних стенок накипь и грязевые отложения.

Гидропневмоиспытания проводят после подготовительных работ в два этапа:

Сначала система заполняется холодной водой из централизованной магистрали. Давление воды в многоквартирном доме не превышает 6 атм, поэтому назвать его «избыточным» для проверки системы нельзя. Повышают значение с помощью специальных насосов до необходимого показателя (+ 15-20% к рабочему значению) и удерживают в течение 30 мин — показания манометра не должны изменяться. По истечению еще 120 мин потери давления не должны превышать 0,2 атм.
Непосредственно перед началом отопительного сезона система тестируется по тому же принципу, только с горячей водой. Если величина давления теплоносителя осталась в пределах нормы – система прошла испытания на герметичность и считается опрессованной.

Причины роста и падения в системе

Перепады давления сигнализируют о проблемах в теплосети.

Если напор снизился, проверить причину можно следующим способом. Нужно остановить насос и проверить, достаточен ли напор статичной жидкости. Если он не упал, значит, проблема в насосах, которые недостаточно сильно толкают теплоноситель.

В том случае, если статическое давление тоже падает, скорее всего, в трубах или котле возникла утечка. В котле могли возникнуть микротрещины.

Их необходимо запаять. Накипь и поломка расширительного бачка также могут вызвать падение напора. Предотвратить образование накипи можно при помощи специальных добавок. Определить место, где нарушилась герметичность, можно путем поочередного отключения элементов теплосети. Если напор нормализуется, значит, утечка именно в отключенной зоне. Внимательный осмотр системы также может помочь выявить место разгерметизации.

Наличие пятен, капель, луж, ржавчины говорят об утечках воды. Чаще всего такого рода проблемы возникают в местах соединения элементов оборудования. Если трубы не стальные, найти следы на месте, где просочилась вода, очень сложно. В этом случае, а также если трубы скрытые, лучше обратиться к специалисту. Он спустит жидкость, при помощи воздуха обнаружит утечку и устранит проблему.

Увеличение давления случается реже и является, как правило, следствием остановки движения теплоносителя. В трех случаях из четырех проблема в регуляторе. Он с целью снизить температуру носителя может закрыть клапаны, прекратив его подачу. Еще одна возможная причина – ошибочная непрерывная подпитка. Такая неисправность может быть как автоматической, так и вызванной чьим-то небрежным вмешательством.

При нормальной работе техники повышение напора может быть вызвано перекрытием задвижки или крана. Причиной увеличения напора теплоносителя может быть также воздушная пробка, закупоривание фильтра или грязевика.

Следует также контролировать изменение разницы напора жидкости между подающей и обратной трубами. Если эта разница возросла, значит, замедлилась циркуляция теплоносителя. И в этом случае возможной причиной может быть воздушная пробка.

Если разница в давлении между трубами приближается к нулю, проблема связана с нарушением движения жидкости или возникла неисправность регулятора отопления.

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:

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.
Рабочее. Соединяет статическое и динамическое давление, которое возникает при работе насоса. Нормативные параметры рабочего давления должны сохраняться на протяжении всего отопительного периода.
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.

Котел. Выполняет нагрев теплоносителя.
Циркуляционный насос. Обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя.
Расширитель. Нивелирует давление в системе при нагреве, а в результате и расширении теплоносителя.
Автоматический воздухоотводчик. При образовании завоздушивания в трубопроводе автоматически выпускает воздух.
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.

Какое давление в системе отопления частного дома считается нормальным?

Итак, какое давление должно быть в системе отопления?

Прежде всего, необходимо знать, что давление в любой отопительной системе не должно превышать порог прочности самого слабого ее компонента.

Обычно таковыми являются теплообменники котлов.

Самые выносливые из них выдерживают давление до 3 атмосфер или бар.

Часто давление указывают в МПа (мегапаскаль). Соответствие величин такое: 1 атм = 0,1 МПа.

Арматура и радиаторы, как правило, являются более прочными. Так, например, чугунный радиатор способен выдерживать давление в 6 атм.

Ответ на вопрос о том, какое давление может считаться нормальным для той или иной системы отопления, будет зависеть от ее типа. Самая простая разновидность – системы с естественной циркуляцией теплоносителя, также именуемые термосифонными. В таком контуре теплоноситель перемещается только за счет конвекции. Это явление обусловлено гравитацией, поэтому такие системы также называют гравитационными.

Давление в термосифонной системе зависит только от высоты столба воды, то есть от разности высот между самой низкой и самой высокой точками. Такое давление называют статическим. Перепад высот величиной в 10,34 м создает в самой нижней точке давление величиной в 1 атм. Таким образом, рассчитанный на 3 атм котловой бак может разрушиться только в том случае, если система будет возвышаться над ним на 10,34 х 3 = 31,02 м.

Отопительная система с расширительным баком

Еще раз обратим внимание читателя на то, что статическое давление в системе отопления является максимальным только в самой нижней точке. В направлении снизу вверх оно постепенно снижается и в верхней точке становится равным нулю

Фактическое давление в верхней точке объема жидкости равно атмосферному, но нас интересует так называемое избыточное давление – именно оно равняется нулю.

Поскольку избыточное давление в верхней точке контура отсутствует, установленный здесь расширительный бачок может иметь вид простой открытой емкости. Поэтому такие системы еще называют открытыми.

Если же система отопления оборудована циркуляционным насосом, который перекачивает теплоноситель, ее приходится делать закрытой.

Как исправить ситуацию

При обнаружении повышения или снижения напора жидкости, прежде всего, необходимо определить, выходят ли отклонения за границы нормы. Если стрелка на манометре находится в зеленой зоне, все в порядке, в белой зоне – давление занижено, а в красной – завышено. Большинство отклонений можно устранить самостоятельно.

Система оснащена двумя клапанами. Один служит для нагнетания теплоносителя, то есть повышения напора, а второй имеет обратное действие и нужен для стравливания жидкости. Прежде всего, стоит воспользоваться одним из этих клапанов в зависимости от типа проблемы. При этом если нужно уменьшить напор теплоносителя, понадобится емкость, в которую будет сливаться лишняя вода.

Для нормализации напора жидкости в каждой закрытой теплосети должен устанавливаться расширительный бак. Это непроницаемая конструкция из стали, состоящая из двух емкостей, одна из которых подключена к системе отопления, а вторая содержит воздух. Разделяет камеры между собой резиновая мембрана, которая при повышении напора смещается в сторону емкости с воздухом, уменьшая тем самым натиск воды.

Более эффективно бороться с перепадами давления можно, если установить предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр. Выполняя каждый свою функцию, эти приборы совместно дают гарантию надежной работы системы.

Манометр демонстрирует, нет ли отклонений от нормы. Воздухоотводчик предотвращает появление воздушных пробок.

Предохранительный клапан при достижении предельных показателей напора воды удаляет из системы ее излишки, направляя их в канализацию или специальный резервуар.

Кроме выше перечисленных методов стабилизации теплосети, существуют приборы, которые полностью автоматизируют контроль и настройку всех параметров системы. Но они имеют высокую стоимость, что делает целесообразность их покупки для установки в частном доме сомнительной.

Как температура носителя влияет на давление?

После того как закрытая система водоснабжения будет смонтирована, закачивается определенное количество теплоносителя. Как правило, давление в системе должно быть минимальным. Это обусловлено тем, что вода пока еще холодная. Когда носитель будет греться, произойдет его расширение и, как следствие, давление внутри системы несколько увеличится. В принципе, вполне разумно регулировать количество атмосфер, регулируя температуру воды. В настоящее время используются расширительные баки, они же гидроаккумуляторы, которые аккумулируют внутри себя энергию и не допускают увеличения напора. Принцип работы системы предельно прост. Когда рабочее давление в системе отопления достигает 2 Атм, в работу включается расширительный бак. Гидроаккумулятор отбирает в себя излишки теплоносителя, тем самым поддерживая напор на необходимом уровне. Но бывает так, что расширительный бак полон, излишку воды деваться некуда, в этом случае в системе может возникнуть критическое избыточное давление (более 3 Атм.). Чтобы спасти систему от разрушения, включается предохранительный клапан, удаляющий лишний объем воды.