Ako sú usporiadané systémy kúrenia s čerpadlovou cirkuláciou: schémy organizácie

Zabezpečiť prirodzený pohyb teplonosného média po vykurovacom okruhu sa ani skúseným majstrom nedarí vždy. Stáva sa, že voda sa pohybuje po systéme, ale do domu sa nedostáva dostatočné množstvo tepla.

Čoraz častejšie majitelia rodinných domov uprednostňujú inštaláciu vykurovacích systémov s čerpadlovou cirkuláciou, ktoré sú dostatočne rozmanité a pohodlné. V tomto článku sme preskúmali základné schémy organizácie vykurovania s núteným obehom, pričom sme materiál doplnili názornými ilustráciami a fotografiami.

Tiež sme vybrali užitočné videá s odporúčaniami odborníkov na montáž čerpadlového zariadenia pre vykurovací systém. To umožní podrobne sa oboznámiť s problematikou inštalácie čerpadla.

Princíp činnosti systému s núteným obehom

Obehové čerpadlo – je to malý elektrický prístroj, ktorý je konštruovaný veľmi jednoducho. Vnútri telesa sa nachádza obežné koleso, ktoré sa otáča a dodáva teplonosnému médiu, ktoré cirkuluje v systéme, potrebné zrýchlenie. Elektromotor, ktorý zabezpečuje otáčanie, spotrebuje len veľmi málo elektrickej energie, iba 60-100 W.

Prítomnosť takéhoto zariadenia v systéme výrazne zjednodušuje jeho projektovanie a montáž. Nútená cirkulácia teplonosného média umožňuje použiť vykurovacie rúry malého priemeru, rozširuje možnosti pri výbere vykurovacieho kotla a radiátorov.

Veľmi často systém, pôvodne vytvorený s ohľadom na prirodzený obeh, pracuje neuspokojivo kvôli nízkej rýchlosti pohybu teplonosného média v potrubiach, t.j. nízkemu obehovému tlaku. V tomto prípade inštalácia čerpadla pomôže vyriešiť problém.

Netreba sa však príliš unášať rýchlosťou vody v potrubiach, pretože by nemala byť príliš vysoká. Inak môže konštrukcia časom jednoducho nevydržať dodatočný tlak, na ktorý nie je navrhnutá.

Ak je v systémoch s prirodzeným obehom teplonosného média možné použiť otvorenú expanznú nádrž, v nútených schémach by sa mala uprednostniť uzavretá hermetická nádoba.

Pre obytné miestnosti sú odporúčané nasledujúce limitné normy rýchlosti pohybu teplonosného média:

• pri menovitej svetlosti potrubia 10 mm – do 1,5 m/s;
• pri menovitej svetlosti potrubia 15 mm – do 1,2 m/s;
• pri menovitej svetlosti potrubia 20 mm alebo viac – do 1,0 m/s;
• pre pomocné miestnosti obytných domov – do 1,5 m/s;
• pre budovy pomocného účelu – do 2,0 m/s.

V systémoch s prirodzeným obehom sa expanzná nádrž zvyčajne umiestňuje na prívode. Ak je však konštrukcia doplnená obehovým čerpadlom, zvyčajne sa odporúča presunúť zásobník na spiatočku.

Zariadenie obehového čerpadla je veľmi jednoduché, úlohou tohto prístroja – dodať teplonosnému médiu zrýchlenie dostatočné na prekonanie hydrostatického odporu systému.

Okrem toho by sa namiesto otvorenej nádržky mala umiestniť uzavretá. Iba v malej bytovej jednotke, kde vykurovací systém má malú dĺžku a jednoduché usporiadanie, sa dá zaobísť bez takejto prestavby a používať starú expanznú nádrž.

Výpočty pre nútené vykurovacie systémy

Správne organizovaný systém s núteným obehom vyžaduje zložité inžinierske výpočty. Niektoré vzorce však umožňujú posúdiť stav systému a vytvoriť si presnejšiu predstavu o potrebných úpravách, najmä pokiaľ ide o malý dom alebo byt. Výkon vykurovacieho zariadenia sa zvyčajne volí na základe veľkosti miestností, ktoré sa majú vykurovať.

Zvyčajne výrobcovia odporúčajú, aby prietok nosiča tepla uvedený v litroch za minútu zodpovedal počtu kilowattov výkonu kotla. To znamená, že pre kotol s výkonom 40 W bude najvhodnejší prietok nosiča tepla 40 l/min.

Podobným spôsobom sa vypočítava spotreba vody pre jednotlivú miestnosť alebo skupinu miestností. V tomto prípade sa vychádza z celkového výkonu radiátorov inštalovaných v danej časti.

Rýchlosť pohybu nosiča tepla v okruhu vykurovacej sústavy do veľkej miery závisí od toho, ako správne je zvolený priemer rúr.

Priemer vykurovacích rúr sa určuje v súlade so stanoveným prietokom nosiča tepla:

• pri prietoku 5,7 l/min sú potrebné polpalcové rúry;
• pri prietoku 15 l/min sú potrebné rúry na trištvrte palca;
• pri prietoku 30 l/min sú potrebné palcové rúry;
• pri prietoku 53 l/min sú potrebné rúry na jeden a štvrť palca;
• pri prietoku 83 l/min sú potrebné jedenapolpalcové rúry;
• pri prietoku 170 l/min sú potrebné dvojpalcové rúry;
• pri prietoku 320 l/min sú potrebné rúry na dva a pol palca a podobne.

Na určenie parametrov vhodného obehového čerpadla je potrebné zmerať dĺžku celého vykurovacieho okruhu, ku ktorému bude pripojené. Pre desať metrov systému je potrebná dopravná výška čerpadla 0,6 m. Jednoduchými výpočtami zistíme, že pre systém dlhý 60 metrov bude potrebné čerpadlo s dopravnou výškou 3,6 m.

Tieto parametre sú však platné len pre systém, v ktorom je správne zvolený priemer potrubia, ako bolo uvedené vyššie. Ak sú použité príliš úzke potrubia, bude potrebné zvoliť výkonnejšie čerpadlo, aby sa prekonal nadmerný hydraulický tlak, ktorý vzniká v systéme v dôsledku nesprávneho výberu potrubia.

Podrobné odporúčania pre výber obehového čerpadla sme uviedli v tomto článku.

Automatický odvzdušňovač alebo mechanické zariadenie na odvádzanie prebytočného vzduchu – kohút Maevského – sú potrebné na odvádzanie vzduchu z uzavretého systému. Tieto zariadenia sú nevyhnutné vo vykurovacích okruhoch, umožňujú predísť problému zavzdušnenia. Takéto zariadenia sa inštalujú na radiátory, na prívodné stúpačky a tiež v problémových miestach zložitých schém vykurovania.

Toto pravidlo platí aj v opačnom smere: ak sú potrubia širšie, ako je potrebné podľa normy, je potrebné znížiť vypočítaný výkon obehového čerpadla.

Dôležitým komponentom nútených vykurovacích systémov je bezpečnostná skupina:

Odborníci odporúčajú kúpiť nie jedno, ale hneď dve takéto zariadenia. Jedno – hlavné, a druhé – do zásoby. Dá sa nainštalovať na bypasse alebo uložiť v komore.

Cirkulačné čerpadlo je zvyčajne odolné voči poruchám, ale citlivé na kvalitu vody vo vykurovacom okruhu. Aby sa predĺžila prevádzka vykurovacieho zariadenia, má zmysel zabezpečiť filtráciu vykurovacieho média a včasné opatrenia na preplach systému.

Schémy systémov s čerpadlovou cirkuláciou

Vykurovacie systémy s nútenou cirkuláciou sa líšia nasledovne:

• ako jednorúrkové alebo dvojrúrkové (variant pripojenia rúr k radiátorom);
• s vertikálnymi stúpačkami alebo horizontálnymi rozvodmi;
• slepé alebo s poputným pohybom vykurovacieho média
• s horným alebo spodným rozvodom.

Jednorúrkové systémy sa vyskytujú čoraz menej, pretože ich nedostatky výrazne prevyšujú výhody. Je to veľmi jednoduchý variant, pri ktorom sú radiátory zapojené sériovo. Vykurovacie médium prechádza postupne cez každý vykurovací spotrebič a postupne sa ochladzuje.

Je zrejmé, že pri takejto schéme budú prvé radiátory vyhrievať miestnosť lepšie ako tie, ktoré sú umiestnené na konci systému. Na koncovom úseku rozvodu je potrebné inštalovať viac radiátorov ako na začiatku, aby sa vyrovnal rozdiel teplôt.

Jednorúrkové vykurovacie systémy sú jednoduché na realizáciu a nebudú drahé, ale problém nerovnomerného ohrevu a závislosti od poruchy jedného radiátora ich urobili prakticky nežiadanými v súčasných podmienkach

Takéto usporiadanie je veľmi nepraktické, pretože v prípade poruchy nemožno vypnúť len jeden radiátor, bude potrebné vypustiť vykurovacie médium z celého okruhu. Dvojrúrková schéma predpokladá paralelné pripojenie každého radiátora pomocou dvoch rúr k spoločnému rozvodu.

Samozrejme, na to bude potrebné použiť viac materiálu, celkové náklady a čas na montáž budú vyššie ako pri použití jednorúrkovej varianty.

Dvojrúrkové vykurovacie systémy umožňujú rovnomerne vykurovať každú miestnosť, pričom porucha jedného radiátora nebude dôvodom na vyradenie celého okruhu

Na každý radiátor pri dvojrúrkovom pripojení sa inštalujú uzatváracie ventily. To umožňuje v prípade potreby demontovať alebo vypnúť iba jeden radiátor, pričom ostatné prvky systému naďalej fungujú v bežnom režime.

Ohrev pri takejto schéme sa vykonáva rovnomerne, pretože teplonosné médium prúdi do každého radiátora samostatnou vetvou a potom sa vracia do kotla na ohrev, a nepresúva sa cez ostatné radiátory.

Vertikálne stúpačky sa používajú vo viacpodlažných budovách, je k nim pohodlné pripájať radiátory umiestnené na rôznych poschodiach. Vertikálna konštrukcia prispieva k rýchlemu odvodu vzduchu, ktorý sa dostal do systému, čo výrazne znižuje pravdepodobnosť vzniku vzduchových vreciek.

Vybudovanie vertikálneho vykurovacieho systému nebude lacné, avšak je to efektívna schéma, odolná voči zavzdušneniu, ktorá je skvelá pre inštaláciu vo viacpodlažných budovách.

V horizontálnych schémach je hlavná vetva, ku ktorej sa paralelne pripájajú radiátory, umiestnená, ako vyplýva z názvu, v horizontálnej rovine. Tento typ systému je vhodný na vykurovanie jednopodlažných budov s veľkou plochou.

Relatívne lacná možnosť nie je chránená pred tvorbou vzduchových vreciek. Na zabránenie tomuto druhu problému sa používajú automatické odvzdušňovače. Pravidlá odstraňovania vzduchovej bubliny z vykurovacieho systému sme podrobne rozobrali tu.

Horizontálne vykurovacie systémy sú relatívne lacné, zvyčajne sa používajú pri navrhovaní budov s veľkou plochou na jedno alebo dve poschodia.

Nerovnomerný ohrev nie je charakteristický len pre jednorúrové systémy, ale aj pre slepú variantu vykurovania, ktorá je pomerne rozšírená.

V takejto schéme sa prívod teplonosného média uskutočňuje v smere opačnom k pohybu spiatočky. V dôsledku toho sa v systéme objavujú radiátory, ktoré prijímajú už mierne vychladnuté teplonosné médium, ktoré po nich vstupuje do spätného potrubia.

V slepých systémoch dostávajú radiátory vzdialené od prívodnej stúpačky menej tepla ako tie, ktoré sú umiestnené v jej blízkosti. V súbežných schémach fungujú všetky prvky systému v rovnomernom režime.

V dôsledku toho do radiátorov najbližších k stúpačke prúdi viac tepla a do vzdialených menej. Na malých plochách tento rozdiel nemusí byť taký viditeľný, ale v priestranných domoch bude citeľný. V tejto situácii sa odporúča vytvoriť niekoľko krátkych vetiev namiesto jednej dlhej, aby celé teplonosné médium cirkulovalo vetvami približne s rovnakou teplotou.

Poputná schéma je založená práve na rovnakej dĺžke cirkulačných okruhov po celom dome, čo umožňuje dosiahnuť mimoriadne presnú rovnomernosť vykurovania. Realizovať túto možnosť rozvodu však nie je jednoduché, pretože bude potrebné viesť veľké množstvo rúr.

Horný rozvod vo vykurovacích systémoch sa používa v prípade existencie podkrovia, na ktorom je možné nainštalovať expanznú nádobu. Ak takáto možnosť neexistuje, možno úspešne realizovať dolný rozvod vykurovania.

Horný a dolný rozvod dostali názov podľa miesta umiestnenia privádzajúceho potrubia. V prvom prípade prúdi teplonosné médium do systému zhora, v druhom – zdola.

Pri hornom rozvode sa expanzná nádoba inštaluje na najvyššom bode systému, teplonosné médium sa šíri systémom pôsobením gravitačných síl. Spiatočka tu bude umiestnená nižšie ako radiátory. Na realizáciu takéhoto projektu v rodinnom dome je potrebné podkrovie, na ktorom sa nádoba inštaluje.

Ak podmienky pre horný rozvod chýbajú, používa sa druhý variant, keď sa prívod teplonosného média uskutočňuje zdola a spiatočka je umiestnená vyššie ako radiátory. Úloha pohybu teplonosného média s dostatočne vysokou rýchlosťou je zverená hlavne obehovému čerpadlu.

Takúto schému montujú postupne, od dolného poschodia k hornému, pričom prívodné potrubie robia s miernym sklonom, aby sa zabránilo vzniku vzduchových bublín.

Na odstránenie vzduchových bublín sú vykurovacie komunikácie vybavené automatickými odvzdušňovačmi:

Kde umiestniť obehové čerpadlo?

Najčastejšie sa obehové čerpadlo inštaluje na spiatočku, nie na prívod. Predpokladá sa, že tu je nižšie riziko rýchleho opotrebenia a poruchy zariadenia, pretože teplonosné médium už vychladlo. Pri moderných čerpadlách to však nie je nevyhnutné, pretože sú v nich nainštalované ložiská s takzvaným vodným mazaním. Sú už navrhnuté práve pre takéto prevádzkové podmienky.

To znamená, že je možné nainštalovať cirkulačné čerpadlo aj na prívode, a to najmä preto, že tu je hydrostatický tlak systému nižší. Miesto inštalácie zariadenia podmienečne rozdeľuje systém na dve časti: oblasť výtlaku a oblasť sania. Čerpadlo nainštalované na prívode hneď za expanznou nádobou bude odčerpávať vodu z akumulátora a vháňať ju do systému.

Cirkulačné čerpadlo vo vykurovacom systéme rozdeľuje okruh na dve časti: oblasť výtlaku, do ktorej vstupuje teplonosné médium, a oblasť podtlaku, z ktorej sa odčerpáva.

Ak je čerpadlo nainštalované na spiatočke pred expanznou nádobou, bude vháňať vodu do nádoby a odčerpávať ju zo systému. Pochopenie tohto momentu pomôže zohľadniť vlastnosti hydraulického tlaku v rôznych bodoch systému. Keď čerpadlo pracuje, dynamický tlak v systéme s nezmeneným množstvom teplonosného média zostáva konštantný.

Dôležité je nielen vybrať optimálne miesto na montáž čerpadlového zariadenia, ale ho aj správne nainštalovať. Odporúčame Vám oboznámiť sa s nuansami inštalácie cirkulačného čerpadla.

Expanzná nádoba vytvára takzvaný statický tlak. Vzhľadom na tento ukazovateľ sa v oblasti výtlaku vykurovacieho systému vytvára zvýšený hydraulický tlak a v oblasti podtlaku – znížený.

Podtlak môže byť taký silný, že dosiahne úroveň atmosférického tlaku alebo bude dokonca nižší, čo vytvára podmienky pre vstup vzduchu do systému z okolitého priestoru.

V oblasti zvýšenia tlaku môže byť vzduch naopak vytláčaný zo systému, niekedy sa pozoruje var teplonosného média. To všetko môže viesť k nesprávnej prevádzke vykurovacieho zariadenia. Aby ste sa vyhli takýmto problémom, je potrebné zabezpečiť pretlak v oblasti sania.

Na to je možné použiť jedno z nasledujúcich riešení:

• zdvihnúť expanznú nádobu do výšky najmenej 80 cm od úrovne umiestnenia vykurovacích potrubí;
• umiestniť zásobník v najvyššom bode systému;
• odpojiť prívodnú hadicu zásobníka od prívodu a presunúť ju na spiatočku za čerpadlom;
• inštalovať čerpadlo nie na spiatočke, ale na prívode.

Zdvihnúť expanznú nádobu do dostatočnej výšky sa podarí len málokedy. Zvyčajne ju umiestňujú na povale, ak je tam potrebný priestor. Pritom je dôležité dodržiavať pravidlá montáže zásobníka, aby sa zabezpečilo jeho bezproblémové fungovanie.

Podrobné odporúčania pre inštaláciu a pripojenie expanznej nádoby sme uviedli v inom našom článku.

Ak poval nie je vykurovaný, zásobník bude potrebné určite zaizolovať. Dosť ťažké je premiestniť nádobu na najvyšší bod systému s nútenou cirkuláciou, ak bola predtým vytvorená ako prirodzená.

Bude potrebné prerobiť časť potrubia, aby sklon rúr smeroval ku kotlu. V prirodzených systémoch sklon zvyčajne robia ku kotlu.

Expanzná nádoba inštalovaná v miestnosti nepotrebuje dodatočnú ochranu, ale ak je inštalovaná na nevykurovanej povale, treba sa postarať o tepelnú izoláciu tohto zariadenia

Zmenu polohy prívodnej hadice nádoby z prívodu na spiatočku zvyčajne nie je ťažké vykonať. A rovnako jednoducho realizovať poslednú možnosť: vsadiť do systému cirkulačné čerpadlo na prívodnom potrubí za expanznou nádobou.

V takejto situácii sa odporúča vybrať čo najspoľahlivejší model čerpadla, ktorý bude dlhodobo schopný znášať kontakt s horúcim teplonosným médiom.

Závery a užitočné video k téme

So zaujímavými informáciami o nútených vykurovacích systémoch sa môžete zoznámiť v tomto videu:

Podrobnejšie informácie o výpočtoch potrebných pri výbere obehového čerpadla sú uvedené tu:

V tomto videu je podrobne popísané zariadenie a postup montáže obehového čerpadla:

Nútené vykurovacie systémy nie sú také zložité, ako sa na prvý pohľad môže zdať. Ale na realizáciu takejto úlohy je potrebné správne vykonať výpočty a zostaviť kvalitný projekt. Pri dodržaní týchto podmienok je možné zabezpečiť svojmu domu spoľahlivé a efektívne vykurovanie.

Vyberáte optimálnu schému na usporiadanie systému vykurovania s núteným obehom vo svojom dome? Možno máte otázky, ktoré sme v tomto článku nerozoberali? Pýtajte sa ich nášmu expertovi v bloku komentárov.

Alebo chcete doplniť materiál praktickými radami ohľadom montáže čerpadlového zariadenia? Napíšte nám – vaše pripomienky pomôžu mnohým začiatočníkom.