Kako so urejeni ogrevalni sistemi s črpalko: sheme organizacije

Zagotoviti naravno gibanje toplotnega nosilca po ogrevalnem krogu tudi izkušenim mojstrom ne uspe vedno. Včasih se zgodi, da voda potuje po sistemu, vendar v hišo ne pride dovolj toplote.

Vse pogosteje lastniki zasebnih hiš raje nameščajo ogrevalne sisteme s črpališčno cirkulacijo, ki so precej raznoliki in udobni. V tem članku smo pregledali osnovne sheme organizacije ogrevanja s prisilnim pretokom, material pa smo dopolnili z nazornimi ilustracijami in fotografijami.

Prav tako smo izbrali koristne videoposnetke s priporočili strokovnjakov za montažo črpalne opreme za ogrevalni sistem. To vam bo omogočilo, da se podrobno seznanite z vprašanjem namestitve črpalke.

Načelo delovanja sistema s prisilno cirkulacijo

Cirkulacijska črpalka – je majhna električna naprava, ki je izjemno preprosto zasnovana. V notranjosti ohišja je rotor, ki se vrti in daje toplotnemu nosilcu, ki kroži po sistemu, potreben pospešek. Električni motor, ki zagotavlja vrtenje, porabi zelo malo električne energije, le 60-100 W.

Prisotnost takšne naprave v sistemu močno poenostavi njegovo načrtovanje in montažo. Prisilna cirkulacija toplotnega nosilca omogoča uporabo ogrevalnih cevi majhnega premera, razširja možnosti pri izbiri ogrevalnega kotla in radiatorjev.

Zelo pogosto sistem, prvotno zasnovan za naravno kroženje, deluje nezadovoljivo zaradi nizke hitrosti gibanja toplotnega nosilca po ceveh, tj. nizkega obtočnega tlaka. V tem primeru bo namestitev črpalke pomagala rešiti težavo.

Vendar se ne smemo preveč zanašati na hitrost vode v ceveh, saj ne sme biti pretirano visoka. Sicer konstrukcija sčasoma morda ne bo zdržala dodatnega pritiska, za katerega ni zasnovana.

Če je v sistemih z naravnim kroženjem toplotnega nosilca mogoče uporabiti odprto ekspanzijsko posodo, je treba v prisilnih shemah dati prednost zaprti hermetični posodi.

Za stanovanjske prostore so priporočene naslednje mejne norme hitrosti gibanja toplotnega nosilca:

• pri nazivnem prehodu cevi velikosti 10 mm – do 1,5 m/s;
• pri nazivnem prehodu cevi velikosti 15 mm – do 1,2 m/s;
• pri nazivnem prehodu cevi velikosti 20 mm ali več – do 1,0 m/s;
• za pomožne prostore stanovanjskih hiš – do 1,5 m/s;
• za stavbe pomožnega namena – do 2,0 m/s.

V sistemih z naravnim kroženjem ekspanzijsko posodo običajno namestijo na dovod. Če pa bo konstrukcija dopolnjena z obtočno črpalko, je običajno priporočljivo premakniti posodo na povratek.

Naprava obtočne črpalke je zelo preprosta, naloga tega aparata je dati toplotnemu nosilcu pospešek, zadosten za premagovanje hidrostatičnega upora sistema.

Poleg tega je treba namesto odprte posodice namestiti zaprto. Le v majhnem stanovanju, kjer ima ogrevalni sistem majhen obseg in preprosto napravo, lahko opustimo takšno preureditev in uporabljamo staro ekspanzijsko posodo.

Izračuni za prisilne ogrevalne sisteme

Pravilno organiziran sistem s prisilnim kroženjem zahteva zapletene inženirske izračune. Nekatere formule pa omogočajo oceno stanja sistema in natančnejšo predstavo o potrebnih predelavah, zlasti če gre za manjšo hišo ali stanovanje. Moč ogrevalne opreme se običajno izbere glede na velikost prostorov, ki jih nameravamo ogrevati.

Proizvajalci običajno priporočajo, da pretok toplotnega medija, izražen v litrih na minuto, ustreza številu kilovatov moči kotla. To pomeni, da je za kotel z močjo 40 W najprimernejši pretok toplotnega medija 40 l/min.

Na podoben način se izračuna poraba vode za posamezen prostor ali skupino prostorov. V tem primeru se upošteva skupna moč radiatorjev, nameščenih na tem območju.

Hitrost gibanja toplotnega medija po krogu ogrevalnega sistema je v veliki meri odvisna od pravilne izbire premera cevi.

Premer ogrevalnih cevi se določi glede na ustaljeni pretok toplotnega medija:

• pri pretoku 5,7 l/min so potrebne polpalčne cevi;
• pri pretoku 15 l/min so potrebne cevi s tremi četrtinami palca;
• pri pretoku 30 l/min so potrebne palčne cevi;
• pri pretoku 53 l/min so potrebne cevi s palcem in četrtino;
• pri pretoku 83 l/min so potrebne palchice in pol palca;
• pri pretoku 170 l/min so potrebne dvopalčne cevi;
• pri pretoku 320 l/min so potrebne cevi z dvema in pol palcema itd.

Da bi določili parametre ustrezne obtočne črpalke, je treba izmeriti dolžino celotnega ogrevalnega kroga, na katerega jo boste priključili. Za deset metrov sistema je potreben tlak črpalke 0,6 m. S preprostim izračunom ugotovimo, da bo za sistem dolžine 60 metrov potrebna črpalka s tlakom 3,6 m.

Vendar so ti parametri pravilni le za sistem, v katerem je premer cevi pravilno izbran, kot je navedeno zgoraj. Če so uporabljene preozke komunikacije, bo treba vzeti močnejšo črpalko, da premaga presežni hidravlični tlak, ki nastane v sistemu zaradi nepravilne izbire cevi.

Podrobna priporočila za izbiro obtočne črpalke smo navedli v tem članku.

Avtomatski odzračevalnik ali mehanska naprava za odvajanje odvečnega zraka, kot je Maejev ventil, se uporablja za odvod zraka iz zaprtega sistema. Te naprave so potrebne v ogrevalnih krogih, saj omogočajo preprečevanje težave z zrakom. Nameščajo se na radiatorje, dovodne stebre in na problematična mesta zapletenih ogrevalnih shem.

To pravilo velja tudi v obratni smeri: če so cevi širše, kot je potrebno po normativu, je treba znižati izračunano moč obtočne črpalke.

Pomemben sestavni del prisilnih ogrevalnih sistemov je varnostna skupina:

Strokovnjaki priporočajo nakup ne ene, ampak kar dveh takih naprav. Ena – glavna, druga – rezervna. Lahko jo namestite na obvodu ali shranite v shrambi.

Cirkulacijska črpalka je običajno odporna proti okvaram, vendar občutljiva na kakovost vode v ogrevalnem krogu. Da bi podaljšali delovanje ogrevalne opreme, je smiselno predvideti filtracijo toplotnega nosilca in pravočasne ukrepe za izpiranje sistema.

Sheme sistemov s črpališčno cirkulacijo

Ogrevalni sistemi s prisilno cirkulacijo se razlikujejo na naslednje načine:

• kot eno- ali dvocevni (način priključitve cevi na radiatorje);
• z vertikalnimi dvižnimi vodi ali horizontalnimi glavnimi cevmi;
• slepi ali s sočasnim gibanjem toplotnega nosilca
• z zgornjim ali spodnjim razvodom.

Enocevni sistemi se pojavljajo vse redkeje, saj njihove pomanjkljivosti precej presegajo prednosti. To je zelo preprosta možnost, pri kateri so radiatorji zaporedno povezani. Toplotni nosilec zaporedoma prehaja skozi vsak ogrevalni element in se postopoma hladi.

Očitno je, da bodo pri taki shemi prvi radiatorji bolje ogrevali prostor kot tisti na koncu sistema. Na končnem delu glavne cevi je treba namestiti več radiatorjev kot na začetku, da se izravna temperaturna razlika.

Enocevni ogrevalni sistemi so preprosti za izvedbo in bodo poceni, vendar so jih problem neenakomernega segrevanja in odvisnosti od okvare enega radiatorja naredili skoraj nezaželene v sodobnih razmerah.

Takšna naprava je izjemno neprijetna, ker ni mogoče izključiti samo enega radiatorja v primeru okvare – treba bo izprazniti toplotni nosilec iz celotnega kroga. Dvocevna shema predvideva vzporedno priključitev vsakega radiatorja s pomočjo dveh cevi na skupno glavno cev.

Seveda bo za to treba uporabiti več materialov, skupni stroški in čas montaže bodo višji kot pri uporabi enocevne možnosti.

Dvocevni ogrevalni sistemi omogočajo enakomerno ogrevanje vsakega prostora, pri čemer okvara enega radiatorja ne bo povzročila izklopa celotnega kroga.

Pri dvocevni priključitvi se na vsak radiator namestijo zaporni ventili. To omogoča, da se po potrebi odstrani ali izklopi le en radiator, medtem ko ostali elementi sistema delujejo naprej v običajnem načinu.

Pri takšni shemi je ogrevanje enakomerno, saj toplotni nosilec vstopa v vsak radiator po ločeni liniji, nato pa se vrača v kotel za ogrevanje, namesto da bi se premikal po preostalih radiatorjih.

Vertikalni stolpiči se uporabljajo v večnadstropnih stavbah, nanje je priročno priključiti radiatorje, ki se nahajajo v različnih nadstropjih. Vertikalna konstrukcija omogoča hitro odvajanje zraka, ki je vstopil v sistem, kar znatno zmanjša verjetnost nastanka zračnih zapor.

Izdelava vertikalnega ogrevalnega sistema ni poceni, vendar gre za učinkovito shemo, ki je odporna proti zračnim zapornim, in je odlično primerna za vgradnjo v večnadstropnih stavbah

Pri horizontalnih shemah se glavni vod, na katerega so vzporedno priključeni radiatorji, nahaja, kot je razvidno iz imena, v horizontalni ravnini. Ta tip sistema je primeren za ogrevanje enonadstropnih stavb velike površine.

Razmeroma poceni možnost ni zaščitena pred nastankom zračnih zapor. Za preprečevanje tovrstne težave se uporabljajo avtomatski odzračevalniki. Pravila za odstranjevanje zračne zapore iz ogrevalnega sistema smo podrobno obravnavali tukaj.

Horizontalni ogrevalni sistemi so razmeroma poceni, običajno se uporabljajo pri načrtovanju stavb velike površine z enim ali dvema nadstropjema

Nezadostno enakomerno ogrevanje je značilno ne le za enocevne sisteme, ampak tudi za slepo varianto ogrevanja, ki je precej razširjena.

V takšni shemi se dovod toplotnega nosilca izvaja v smeri, nasprotni gibanju povratnega voda. Posledično se v sistemu pojavijo radiatorji, ki prejemajo že nekoliko ohlajen toplotni nosilec, ki po njih vstopa v povratno cev.

V slepih sistemih radiatorji, oddaljeni od dovodnega stolpiča, prejmejo manj toplote kot tisti, ki so nameščeni v njegovi bližini. Pri sočasnih shemah vsi elementi sistema delujejo v enakovrednem načinu.

Posledično v radiatorje, ki so najbližji stolpiču, vstopa več toplote, v oddaljene pa – manj. Na majhnih površinah ta dejavnik morda ni tako opazen, v prostornih hišah pa bo občuten. V tej situaciji je priporočljivo narediti več kratkih magistralnih vodov kot enega dolgega, da ves toplotni nosilec kroži po vejah s približno enako temperaturo.

Vzporedna shema temelji na enaki dolžini obtočnih zank po vsej hiši, kar omogoča izjemno natančno enakomernost ogrevanja. Vendar te možnosti razvoda ni enostavno izvesti, saj bo potrebno namestiti veliko število cevi.

Zgornji razvod v ogrevalnih sistemih se uporablja, kadar je na voljo podstrešje, na katerem je mogoče namestiti ekspanzijsko posodo. Če ta možnost ni na voljo, je mogoče uspešno izvesti spodnji razvod ogrevanja.

Zgornji in spodnji razvod sta dobila ime po mestu namestitve dovodne cevi. V prvem primeru toplotni nosilec vstopa v sistem od zgoraj, v drugem – od spodaj.

Pri zgornjem razvodu ekspanzijsko posodo namestijo na najvišji točki sistema, toplotni nosilec se po sistemu širi pod vplivom gravitacije. Povratek bo tu nameščen pod radiatorji. Za izvedbo takega projekta v zasebni hiši je potrebno podstrešje, na katerem namestijo posodo.

Če pogoji za zgornji razvod niso izpolnjeni, se uporabi druga možnost, pri kateri se dovod toplotnega nosilca izvaja od spodaj, povratek pa je nameščen nad radiatorji. Naloga premikanja toplotnega nosilca z dovolj visoko hitrostjo je v glavnem dodeljena obtočni črpalki.

Takšno shemo montirajo postopoma, od spodnjega nadstropja do zgornjega, pri čemer dovodni vod napeljejo z rahlim naklonom, da preprečijo nastanek zračnih žepov.

Za odstranjevanje zračnih žepov ogrevalne komunikacije opremijo z avtomatskimi odzračevalniki:

Kje namestiti cirkulacijsko črpalko?

Najpogosteje obtočno črpalko namestijo na povratku in ne na dovodu. Menijo, da je tu tveganje za hitro obrabo in okvaro naprave manjše, saj je toplotni nosilec že ohlajen. Vendar to za sodobne črpalke ni nujno, saj imajo nameščene ležaje s tako imenovanim vodnim mazanjem. Ti so že namenjeni prav takšnim pogojem obratovanja.

To pomeni, da je mogoče namestiti obtočno črpalko tudi na dovodni cevi, še posebej, ker je tu hidrostatični tlak sistema nižji. Mesto namestitve naprave sistem pogojno razdeli na dva dela: območje potiskanja in območje sesanja. Črpalka, nameščena na dovodni cevi takoj za ekspanzijsko posodo, bo črpala vodo iz zbiralnika in jo potiskala v sistem.

Obtočna črpalka v ogrevalnem sistemu deli krog na dva dela: območje potiskanja, v katerega vstopa toplotni nosilec, in območje podtlaka, iz katerega se odvaja.

Če pa je črpalka nameščena na povratnem vodu pred ekspanzijsko posodo, bo potiskala vodo v posodo in jo črpala iz sistema. Razumevanje tega bo pomagalo upoštevati značilnosti hidravličnega tlaka na različnih točkah sistema. Ko črpalka deluje, dinamični tlak v sistemu z nespremenljivo količino toplotnega nosilca ostaja enak.

Pomembno je ne le izbrati optimalno mesto za namestitev črpalne opreme, ampak jo tudi pravilno namestiti. Priporočamo vam, da se seznanite s podrobnostmi namestitve obtočne črpalke.

Ekspanzijska posoda ustvarja tako imenovani statični tlak. Glede na to vrednost se v območju potiskanja ogrevalnega sistema ustvari povišan hidravlični tlak, v območju podtlaka – znižan.

Podtlak je lahko tako močan, da doseže raven atmosferskega tlaka ali je celo nižji, kar ustvarja pogoje za vstop zraka v sistem iz okolice.

V območju povišanega tlaka se zrak lahko, nasprotno, iztisne iz sistema, včasih opazimo vrenje toplotnega nosilca. Vse to lahko privede do nepravilnega delovanja ogrevalne opreme. Da bi se izognili takim težavam, je treba zagotoviti nadtlak v območju sesanja.

Za to lahko uporabimo eno od naslednjih rešitev:

• dvigniti ekspanzijsko posodo na višino najmanj 80 cm od nivoja ogrevalnih cevi;
• Namestiti raztezni rezervoar na najvišji točki sistema;
• Odklopiti priključek rezervoarja od dovoda in ga preusmeriti na povratek za črpalko;
• Namestiti črpalko ne na povratku, ampak na dovodu.

Raztezni rezervoar ni vedno mogoče dvigniti na zadostno višino. Običajno ga namestijo na podstrešje, če je tam dovolj prostora. Pri tem je pomembno upoštevati pravila montaže rezervoarja, da se zagotovi njegovo nemoteno delovanje.

Podrobna priporočila za namestitev in priključitev razteznega rezervoarja smo navedli v drugem našem članku.

Če podstrešje ni ogrevano, bo treba rezervoar obvezno izolirati. Precej težko je prestaviti rezervoar na najvišjo točko sistema s prisilno cirkulacijo, če je bil prej zasnovan kot naravni.

Treba bo predelati del cevovoda, tako da bo naklon cevi usmerjen proti kotlu. V naravnih sistemih se naklon običajno naredi proti kotlu.

Raztezni rezervoar, nameščen v prostoru, ne potrebuje dodatne zaščite, če pa ga namestijo na neogrevanem podstrešju, je treba poskrbeti za toplotno izolacijo te naprave.

Zamenjavo položaja priključka rezervoarja z dovoda na povratek običajno ni težko izvesti. In prav tako preprosto je uresničiti zadnjo možnost: vgraditi v sistem obtočno črpalko na dovodnem vodu za razteznim rezervoarjem.

V takšni situaciji je priporočljivo izbrati najbolj zanesljiv model črpalke, ki bo dlje časa prenašal stik z vročim toplotnim nosilcem.

Zaključki in koristen video na to temo

Z zanimivimi informacijami o prisilnih ogrevalnih sistemih se lahko seznanite v tem videu:

Podrobnejše informacije o izračunih, potrebnih pri izbiri obtočne črpalke, so na voljo tukaj:

V tem videu so podrobno opisani naprava in postopek montaže obtočne črpalke:

Prisilni ogrevalni sistemi niso tako zapleteni, kot se morda zdi na prvi pogled. Toda za uresničitev takšne naloge je treba pravilno izvesti izračune in pripraviti dober projekt. Ob upoštevanju teh pogojev lahko svojemu domu zagotovite zanesljivo in učinkovito ogrevanje.

Izbirate optimalno shemo za ureditev ogrevalnega sistema s prisilnim obtokom v svoji hiši? Morda imate vprašanja, ki jih v tem članku nismo obravnavali? Zastavite jih našemu strokovnjaku v bloku komentarjev.

Ali pa želite dopolniti gradivo s praktičnimi nasveti za montažo črpalne opreme? Pišite nam – vaše pripombe bodo pomagale številnim začetnikom.