Vízfűtési rendszer kényszerkeringetéssel: sémák, megvalósítási lehetőségek, műszaki finomságok

A lakóházak vízfűtésének számos modern megoldása szivattyúcsoport alkalmazását igényli. A kényszerített cirkulációjú fűtési rendszer tervezését és telepítését a hőhordozó gyors mozgása miatt felmerülő műszaki szempontok figyelembevételével kell elvégezni.

A fűtési kör magas nyomása számos elosztási séma megvalósítását teszi lehetővé. Egyetérthetünk, hogy ez a kényszerített cirkulációjú fűtési rendszer nem elhanyagolható előnye. Az ilyen séma kialakítása azonban hozzáértő tervezést igényel.

Elmondjuk Önnek, milyen jellemzők alapján választják ki a rendszer főbb munkacsomópontjait, valamint részletesen ismertetjük a vezeték lehetséges elosztási változatait és a fűtési kör megszervezésének módjait.

A rendszer főbb csomópontjainak műszaki jellemzői

A kényszerített séma a természetestől egy vagy több cirkulációs szivattyú hozzáadásával különbözik. A nyomás és a hőhordozó sebességének növekedése miatt a csomópontok kialakításának és a kör elemei elhelyezésének szabályai megváltoznak.

Ezt a tényt figyelembe kell venni a kényszerített cirkulációjú minőségi fűtés biztosításához.

A szivattyúcsoportra vonatkozó általános követelmények

A keringető szivattyúkat a szállított vízmennyiség (köbméter/óra) és a nyomás (méter) követelményei alapján választják ki. Mindkét paraméter számítása a fűtött lakótér köbtartalmától, a fűtés módjától, valamint a vízkör hosszától és a csövek átmérőjétől függ.

A szivattyút úgy kell kiválasztani, hogy paraméterei ne legyenek “szorosak” a rendszer követelményeihez képest. Ez lehetővé teszi, hogy szükség esetén elemeket adjon a körhöz a szivattyú cseréje nélkül.

A szivattyúk általában 220 voltos feszültségre méretezettek, de vannak 12 voltos támogatással rendelkezők is. Feszültségingadozások esetén stabilizátort kell beépíteni a berendezés meghibásodásának megelőzése érdekében.

Gyakori áramkimaradások esetén gondoskodni kell szünetmentes tápegységről. Nem szükséges erős UPS-t venni – magánházak fűtéséhez ritkán használnak 150 watt feletti fogyasztású készülékeket.

A keringető szivattyúk a motor elhelyezkedése szerint két típusra oszthatók. A száraz rotoros készülékek nagyobb hatásfokkal rendelkeznek, de magasabb zajszinttel és kisebb élettartammal, mint a nedves rotorosak.

Ha a rendszer elosztása lehetővé teszi a hőhordozó természetes áramlását a körben, akkor a szivattyút “bypass”-on keresztül kell beépíteni. Ebben az esetben a szivattyú meghibásodása vagy áramkimaradás esetén a fűtés átkapcsolható gravitációs cirkulációs üzemmódra.

A nem működő szivattyún keresztül a víz is áramolhat, azonban erős ellenállást fog kifejteni a mozgásával szemben.

A szivattyúmodell kiválasztása egy adott fűtési rendszerhez a munkapont meghatározásával és annak a hőhordozó térfogatáramának megkövetelt értékeinek való megfelelésével történik. (+)

A szivattyú leállásának problémája különösen aktuális kályha- vagy kandallófűtés használata esetén. Ebben az esetben a kályha tovább fűti a hőcserélőt, és lehetséges a víz felforrása benne, ami hosszú időre károsíthatja az egész rendszert.

Jobb a szivattyú szerelését a visszatérő csövön végezni, mert az alacsonyabb vízhőmérséklet meghosszabbítja annak élettartamát. Ha nincs lehetőség a szivattyút máshol elhelyezni, csak a kazánból kilépő csövön, akkor kerámia tömítésekkel ellátott szivattyút kell használni.

Bár elviselik a 110°C hőmérsékletet, a rendszer felforralásakor náluk is működési problémák léphetnek fel.

A szivattyút a bypass-on keresztül a körbe szerelve nemcsak a természetes cirkuláció elvén alapuló normál működési feltételek érhetők el, hanem a szivattyú víz leeresztése nélküli eltávolításának lehetősége is.

Hasznos információ a fűtési rendszerhez való cirkulációs szivattyúk kiválasztásáról a következő cikkekben található:

1. Keringető szivattyú kiválasztása: felépítés, típusok és a fűtési szivattyú kiválasztásának szabályai
2. Keringető szivattyú fűtéshez: a tíz legjobb modell és vásárlói tanácsok

A kazánok és tűzhelyek kiválasztásának finomságai

Az elektromos és gázkazánok, valamint a hosszú égésű kályhák hőtermelőként történő alkalmazása vonzó a hőbevitel hőcserélőn keresztüli szabályozásának egyszerűsége szempontjából.

A szilárd tüzelésű kályhák, különösen a házilag készített szerkezetek alkalmazása a hő elégtelen vagy túlzott mértékű kibocsátásával járhat. Használatuk azonban gyakran indokolt az üzemanyag olcsósága és hozzáférhetősége szempontjából.

Jelenleg számos elektromos és gázkazán modell elérhető beépített szivattyúval. Egyrészt a beépített cirkulációs rendszert a kazán teljesítményéhez igazították, így nem kell külön szivattyút vásárolni és felszerelni. Másrészt a beépített szivattyú meghibásodása esetén nem olyan egyszerű megjavítani vagy kicserélni, mint a különállót.

Az integrált szivattyúval ellátott elektromos kazán kész és kompakt megoldást jelent a kényszerkeringetésű rendszerbe való beépítéshez.

A kazánnal szemben támasztott követelmények kényszerkeringetés alkalmazásakor ugyanazok, mint a természetes cirkulációnál:

• A kazán teljesítményének kiszámítása – a számított értéknek ki kell elégítenie a ház fűtési igényeit az adott terület legszigorúbb körülményei között. Célszerű kis teljesítménytartalékot (10-20%) hagyni a fűtési rendszerben esetlegesen fellépő vis maior helyzetek miatt.
• A hőhordozó felforralásának megelőzése a hőcserélőben. Ezt a követelményt a “kályha – szivattyú” kombináció használatakor könnyebb teljesíteni, mint a gravitációs folyadékmozgás modelljénél.

A kazán hőcserélőjében a víz felforralásának megakadályozásához elegendő a teljesítmény szabályozását a kilépő folyadék hőmérsékletétől függően beállítani. Ez a módszer bármilyen cirkulációs típusnál működik.

A szilárd tüzelésű kazán üzemmódjának vezérlőegysége tartalmazza a szivattyú indításának funkcióját, amikor a hőcserélő kimenetén a hőmérséklet eléri a kritikus értéket.

Természetes cirkulációjú kályhák esetén nincs lehetőség a hűtőközeg felforrásának megakadályozására, ha túl sok tüzelőanyagot töltenek be. Szivattyú jelenléte esetén az egyetlen lehetőség a hőcserélőn átáramoltatott folyadék mennyiségének növelése.

Ráadásul egy ilyen vészhelyzeti rendszer automatizálható termosztát és szivattyú fordulatszám-szabályozó egység segítségével.

A vízkör telepítése és ellenőrzése

A kényszerkeringetésű fűtési rendszernél a víz sebessége nagyobb lesz, mint a gravitációs modellben. Ezért az épület azonos fűtési paraméterei mellett kisebb átmérőjű csövek használhatók. Ez csökkenti a vízfűtés költségét a csövek, szerelvények és szelepek tekintetében.

Ezenkívül a kisebb átmérőjű kör elemek könnyebben elrejthetők technikai fülkékben vagy beilleszthetők a helyiségek belső terébe.

A természetes cirkulációhoz képest a folyadékoszlop hidrosztatikai nyomásához hozzáadódik az áramlás megnövekedett hidrodinamikai nyomása. Ezért a szivárgások vagy még inkább a rendszer áttörésének elkerülése érdekében be kell tartani néhány szabályt.

A gravitációs cirkulációról a kényszerkeringetésre való áttéréskor meg kell szüntetni a kör minden, akár kisebb szivárgását is. A nyomás növekedésével a szivárgás sebessége megnő, ami a helyiségben okozott probléma mellett a hűtőközeg mennyiségének csökkenését és annak túlzott levegőztetését (levegővel való telítődését) okozza.

A fűtési szezon kezdete előtt hidraulikus szilárdsági vizsgálatot kell végezni a körön a maximálisan használt vagy akár annál kissé magasabb nyomással. Ez lehetővé teszi a problémák feltárását és megszüntetését a hideg beállta előtt, amikor a fűtés hosszabb leállítása javítás céljából nemkívánatos.

A fűtőtestek szivárgása a legváratlanabb helyeken is előfordulhat, és a probléma elhárítása sok időt vesz igénybe, ezért jobb előre ellenőrizni a rendszer épségét.

Mivel a hőhordozó áramlási sebessége nagyobb lesz, mint 0,25 m/s, ezért az SNiP 41-01-2003 szerint nem szükséges a csövek állandó lejtését biztosítani a levegő eltávolításához a körből. Így kényszerített cirkuláció esetén a csövek és radiátorok szerelése valamivel egyszerűbb, mint a gravitációs rendszernél.

A kényszerített cirkulációjú fűtés változatai

A kényszerített cirkuláció alkalmazása lehetővé teszi, hogy eltérjünk a hidrosztatikus nyomáskülönbség kötelező figyelembevételén alapuló elosztórendszer tervezésének elvétől, ami a gravitációs rendszer működéséhez szükséges.

Ez változatosságot ad a vízkör geometriájának modellezésekor, és lehetőséget biztosít olyan megoldások alkalmazására, mint a gyűjtős fűtés vagy a nagy felületű padlófűtés.

A felső és alsó elosztás alkalmazása

Bármely fűtési rendszert feltételesen a felső vagy az alsó elosztáshoz sorolhatunk. Felső elosztásnál a forró víz a fűtőtestek fölé emelkedik, majd lefelé áramolva fűti a radiátorokat. Alsó elosztásnál a forró vizet alulról vezetik be. Mindkét változatnak megvannak a maga előnyei.

A felső elosztást természetes cirkuláció esetén is alkalmazzák. Ezért az ilyen típusú fűtési körök lehetővé teszik mindkét cirkulációs típus használatát. Ez egyrészt választási lehetőséget biztosít, másrészt növeli a rendszer megbízhatóságát.

Áramkimaradás vagy szivattyú meghibásodása esetén a víz áramlása a körben folytatódik, bár kisebb sebességgel.

A jó nyomás lehetővé teszi a választást a felső és alsó elosztás között, figyelembe véve a radiátorokhoz hőhordozót szállító csövek vezetésének kényelmét (+)

Alsó elosztás használata esetén a csövek teljes hossza kisebb, ami csökkenti a rendszer kiépítésének költségeit. Ezenkívül nem szükséges felső szinti felszállóvezetékeket fektetni, ami a helyiségek kialakítása szempontjából kedvező. A forró vizet szállító alsó vezetéket vagy a pincében, vagy a földszint padlószintjén fektetik le.

Az egycsöves bekötési sémák változatai

Az egycsöves sémában ugyanaz a cső szolgál a forró víz radiátorokhoz juttatására és a hideg víz visszavezetésére a fűtőkazánhoz. Ilyen elosztásnál a felhasznált csövek hossza csaknem felére csökken, kevesebb idom és elzáró szerelvény szükséges.

Azonban a radiátorok fűtése sorosan történik, ezért a szekciók számának kiszámításakor figyelembe kell venni a betáplált hőhordozó hőmérsékletének fokozatos csökkenését.

A radiátorok soros bekötése egyetlen cső használatával a hőhordozó szállítására gyakran alkalmazott a modern házakban az anyagköltségek minimalizálása és a szerelési munkák egyszerűsítése érdekében.

Egycsöves rendszerek vízszintes és függőleges változatban valósíthatók meg. Kényszerkeringetés esetén, függőleges felszállók használata mellett a melegvíz bevezetése nemcsak felülről, hanem alulról is lehetséges.

Egyik vagy másik változat alkalmazásának célszerűsége nemcsak a csővezetés kényelmétől, hanem az egycsöves kör egy felszállójára szerelhető radiátorok maximálisan megengedett számától is függ.

A fűtőradiátorokat kétféleképpen lehet csatlakoztatni:

• Soros csatlakoztatás – a hőhordozó az összes radiátoron átfolyik. Ebben az esetben minimális mennyiségű csőre van szükség, azonban ha az egyik radiátort le kell választani, a rendszer teljes ágát le kell állítani.
• Bypass csatlakoztatás – a hőhordozó a radiátort megkerülve, a beépített ágon keresztül áramolhat. A csapok rendszerével a radiátor mellett lehet irányítani az áramlást, ami lehetővé teszi annak javítását vagy szétszerelését a fűtés leállítása nélkül.

Az egycsöves rendszert gyakran használják fűtésnél, azonban nagyszámú radiátor esetén azok egyenletes felfűtéséhez más változatot alkalmaznak.

Az egycsöves rendszereknek kényszerkeringetés mellett számos megvalósítási változatuk van, ezért egy adott helyiséggeometriához megfelelő megoldást viszonylag könnyű választani (+)

A kétcsöves változat alkalmazási módjai

A fűtési körnek azt a sémáját, amely a lehűlt víz kazánhoz való elvezetésére második csövet használ, kétcsöves rendszernek nevezik. A csőhossz, valamint a csatlakozások és eszközök száma megnő.

A rendszernek azonban fontos előnye van – minden radiátorhoz azonos hőmérsékletű hőhordozó jut. Ez teszi a kétcsöves változatot nagyon vonzóvá.

Kényszerkeringetésű vízfűtésnél vízszintes és függőleges elosztást is használnak. Sőt, függőleges változatnál lehetőség van a melegvíz felülről és alulról történő betáplálására is.

A kétcsöves vízbevezetési és elvezetési rendszer a radiátor átlós csatlakoztatásával együtt maximális hőleadást biztosít a helyiségben.

Mivel az összes radiátorhoz vezetett víz hőmérséklete azonos, a körök geometriája csak a következő tényezőktől függ:

• anyagmegtakarítás – a csőhossz és a csatlakozások számának minimalizálása;
• a fűtési kör falakon és födémeken való átvezetésének könnyűsége;
• esztétikai vonzerő – a fűtőelemek helyiségek belső terébe való illesztésének lehetősége.

A meleg és lehűlt víz mozgásától függően a kétcsöves rendszereket két típusra osztják:

1. Párhuzamos. Mindkét csőben az áramlás egy irányban történik. A hőhordozó körforgási ciklusa azonos hosszúságú a rendszer ezen részének minden radiátoránál, ezért a fűtési sebességük megegyezik.
2. Zsákutcás. A párhuzamos elrendezésben a kazánhoz közelebb elhelyezkedő radiátorok gyorsabban melegednek fel. Kényszerkeringetésű rendszerek esetében azonban ez nem számottevő, mivel a víz áramlási sebessége a körben jelentős.

A párhuzamos és a zsákutcás megoldás közötti választásnál a visszatérő cső vezetésének kényelme a mérvadó. Függőleges elrendezéseknél az alsó elosztás zsákutcás, a felső elosztás pedig párhuzamos rendszert eredményez.

A fűtési elosztó kollektor használata

Még egy népszerű fűtésszervezési mód jelenleg a kollektoros elrendezés létrehozása. Bizonyos mértékben ezt az elrendezést a kétcsöves rendszer alváltozatának is nevezhetjük, bár alkalmazzák egycsöves fűtőkörök szervezésében is.

A forró hőhordozó elosztása és a lehűlt hőhordozó összegyűjtése azonban nem a fő felszállócsőből, hanem speciális elosztó csomóponti eszközökből – kollektorokból – történik. Ez a rendszer csak kényszerkeringetés alkalmazásával működik megbízhatóan.

A sugaras elosztás a kétcsöveshez képest kollektor, nagyobb teljes csőhossz, valamint nagyobb számú szerelvény és elzáró szelep meglétét igényli.

A kétcsöves rendszer elosztó csomópontja a betápláló és a visszatérő kollektorok bonyolult kombinációja, amelyek segítségével a hőhordozó hőmérséklet és nyomás szempontjából kiegyensúlyozott betáplálása valósul meg.

Az eszköz minden ága egy fűtőelemet vagy azok kis csoportját táplálja. Az ágak általában a padló alatt helyezkednek el, a többemeletes épület minden szintjét egy középen elhelyezett kollektor szolgálja ki.

A fűtésszervezés ezen változatának nyilvánvaló előnyei ellenére a kollektoros rendszernek két jelentős hátránya van:

• a legnagyobb csővezeték-hossz, ezért a vízkör ezen szervezési változata jelentős anyagi befektetést igényel;
• a kör módosításának nehézsége – a csövek ebben a változatban általában a padló alatt vagy a falakban helyezkednek el, ezért fűtőtestek hozzáadása esetén bármilyen módosítást nagyon nehéz lesz elvégezni.

Az összes kollektort általában egy speciális szekrénybe szerelik, mivel az elzáró szerelvények is ott találhatók, és hozzáférhetőségük szükséges. A csapok egy helyen történő elhelyezése nagyon kényelmes.

Amennyiben szükséges a radiátorok be- vagy kikapcsolása, vagy rendkívüli helyzet áll elő, elegendő a szekrényhez hozzáférni, és nem szükséges az összes helyiséget felkeresni.

Az elosztó kollektorok egyszerű felépítésűek lehetnek, amelyek két fésűből és minimális elzáró szerelvényből állnak. Az összetett egységek tartalmazhatnak továbbá automatikus termosztátokat, elektronikus szelepeket, keverőket, automatikus légtelenítő berendezéseket, érzékelőket és vezérlőegységeket, vízleeresztő szelepet, külön keringtető szivattyút.

Ezek a rendszerek a legpontosabban képesek szabályozni a ház hőmérsékletét, de megkövetelik a vízfűtés alapjainak és árnyalatainak jó megértését.

Fűtés padlófűtés segítségével

Az egyik legkényelmesebb fűtési módnak a padlófűtés kialakítását tartják. Meg kell jegyezni, hogy a nappalik, zuhanyzók, konyhák és más helyiségek ilyen fűtési változatának beépítése meglehetősen bonyolult.

A nagyméretű vízpadlófűtés csak kényszerkeringetés megszervezésével lehetséges, mivel hosszú, keskeny csövekből álló rendszerben nyomást kell létrehozni.

A nyomás szükséges a sok hajlatot tartalmazó keskeny csövek ellenállásának legyőzéséhez. Ezenkívül el kell érni olyan nyomást, amely lehetővé teszi a vízszintesen elhelyezkedő padlófűtési csövek levegőjének eltávolítását.

A csövek fektetésének nagyszámú kombinációja létezik:

• kis helyiségekhez egy melegvíz-bemenettel és egy lehűtött víz-kimenettel rendelkező sémákat alkalmaznak;
• nagy helyiségekhez elosztó kollektor használatával bonyolultabb padlófűtési rendszereket szerveznek.

Gyakran a padlófűtéses kör egyes részeihez külön keringtető szivattyúkat telepítenek.

A kollektor használata indokolt nagy padlófűtési felületek esetén, amikor a számítások azt mutatják, hogy egy cső nem biztos, hogy megbirkózik a fűtéssel.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Kétszintes ház kétcsöves és meglehetősen bonyolult fűtési rendszerének részletes ismertetése:

Zárt típusú rendszer háromszintes házhoz, gázkazánnal.

A szivattyúk használata a helyiségek vízfűtésénél jelentősen megkönnyíti a kör tervezését, lehetővé téve a gravitációs modell számára elérhetetlen változatokat. A berendezések helyes kiválasztása megoldja az otthon fűtésének kérdését, kényelmessé és egyszerűvé téve ezt a folyamatot.

Van mit hozzátenni, vagy kérdései merültek fel a kényszerkeringetésű fűtési rendszer megszervezésével kapcsolatban? Kérem, hagyjon megjegyzést a bejegyzéshez, és vegyen részt a megbeszélésekben. A kapcsolatfelvételi űrlap az alsó blokkban található.