Как работает первичное кольцо в системе отопления и в чём его преимущества

На протяжении долгого времени использовалась прямолинейная система отопления. В ней вода течёт по единому трубопроводу без каких-либо ответвлений. Хоть такой метод обеспечения отопительных элементов водой наиболее распространён и успел закрепиться, он имеет несколько недочётов. Основной из них – при выходе из строя одного участка, вся схема перестаёт работать. Новое инженерное решение, именуемое как первично вторичные кольца отопительных систем, решает этот недостаток и повышает эффективность обогрева помещения.

Людям с опытом вождения автомобиля знакома схема кольцевого разветвления. По ней машины движутся по замкнутому пространству, пока не выйдут к нужному повороту. Эта система была взята за основу при составлении схем первичных и вторичных колец.

Вода циркулирует по основному трубопроводу (первичному), откуда с помощью насосов и гидрострелок выходит ко вторичным элементам, таким как радиаторы, мембранные бачки, котлы. Тем самым, как круговая развязка соединяет несколько дорог, первичное кольцо соединяет все вторичные.

Особо искушённые инженеры могут создавать не только два основных ответвления, но и три и даже четыре. Однако применяется это крайне редко, так как наличие дополнительных участков не практично, повышает затраты и снижает эффективность отопительной системы.

Перед тем, как планировать всевозможные ответвления вторичных колец, необходимо узнать количество воды, требуемое первичным кругом. Оно напрямую зависит от диаметра используемых в проекте труб. Чем больше диаметр, тем выше будет расход жидкости. 

Расход теплоносителя в зависимости от диаметра
Диаметр	Расход
25мм	30л/мин
32мм	53л/мин
38мм	83л/мин
51мм	170л/мин
64мм	320л/мин

Наличие ответвлений позволяет максимизировать эффективность отопительной системы. При необходимости есть возможность выделить больше теплоносителя одному участку или же наоборот, полностью отключить его. Это полезно тогда, когда один из генераторов тепла вышел из строя. Путём нетрудных махинаций его можно исключить из схемы циркуляции на время ремонта, тем самым убрав бесполезный элемент и повысив производительность.

Наличие дополнительных насосов и участков делает отопительную систему более надёжной. Если одно из вторичных колец оказалось повреждено, к нему можно легко перекрыть доступ воды, а работа остальных элементов продолжится без проблем. В унитарной системе, где вода течёт по единому трубопроводу, так сделать не получится.

В будущем вероятна интеграция первично-вторичных колец отопления в набирающую популярность систему “умный дом”. Возможно, через несколько лет регулировать количество воды, включать и отключать её поток к отдельным участкам можно будет дистанционно, или за человека это делать будет искусственный интеллект.

Купить необходимое оборудование для системы отопления можно в нашем интернет-магазине.

Основным компонентом является первичное кольцо. Оно самое большое по габаритам, от него зависят другие части отопительной системы. Вода циркулирует по его трубам с помощью одного-двух насосов и поступает во вторичные кольца. На первичном кольце всегда присутствует нагревательный агрегат, вне зависимости от наличия дополнительных котлов на других ответвлениях.

Вторичные кольца оснащены вводом и выводом воды, которые подсоединены к основному трубопроводу. Они могут работать как за счёт всасывающих тройников, так и за счёт обычных. Иногда для лучшей производительности подключают насосы на вход и на выход. Для того, чтобы остановить течение воды в элемент, применяются вентили.

Сложность двухкольцевых систем отопления определяется самим пользователем и проблемой, которую ему необходимо решить. Схемы могут быть как предельно просты, так и максимально сложны. Стоит помнить, что такое решение не стоит применять в случае, если нужно отопить небольшой участок. Это будет невыгодно, а прибавка к эффективности незаметна.

Как правило, вода течёт по участкам с наименьшим гидравлическим сопротивлением. Именно это свойство и используется в системах первично-вторичных колец. Так как промежуток между входами вторичного кольца меньше, чем оно само, без стороннего воздействия вода туда течь не будет.

Для того, чтобы правильно рассчитать расстояние между входом и выходом, существует специальное правило. Дистанция между этими двумя точками не должна превышать четыре диаметра трубы. Например, если он равен 75мм, то расстояние должно быть меньше 300мм.

Теперь осталось сделать так, чтобы вода всё-таки начала движение по вторичным кольцам отопительной системы. Сделать это можно тремя методами:

• с помощью циркуляционного насоса;
• байпасом (от англ. bypass – обходить);
• трёхходовым краном.

Этот метод самый простой и практичный. В настоящее время им пользуется большинство профессионалов-гидротехников. Как можно понять из названия, он основывается на применении насосов для входа-выхода вторичных колец. Этот метод отличается не только своей простотой, но и настраиваемостью. При желании можно изменить скорость насоса, тем самым регулируя количество поступающей в элемент воды.

Устройство для обеспечения циркуляции подбирается, словно вторичное кольцо - это отдельная система отопления. Никакие характеристики основной конструкции во внимание не берутся и ни на что не влияют, кроме одной. Разница мощностей насосов первичного и вторичных колец – единственная переменная, которая повлияет на процесс работы отопительной системы. Эффектов может быть три, в зависимости от ситуации:

• Мощность основного насоса больше, чем дополнительного. В качестве примера, на первичном кольце циркуляционное устройство способно обрабатывать десять литров в минуту, а на вторичных ответвлениях тепловой системы – пять литров в минуту. Схема обладает одним вторичным кольцом. В результате на дополнительном элементе из 10 литров окажется 5, которые затем вернутся опять на первичное кольцо.
• Мощность основного насоса равна мощности дополнительного. В этом случае как у первого циркуляционного устройства, так и у второго, производительность равна десяти литрам в минуту. В схеме всего одно вторичное кольцо. Результатом такого сочетания будет отсутствие воды на промежутке входа-выхода вторичного кольца.

Выбрать наиболее подходящую модель циркуляционного насоса можно в каталоге продукции.

• Мощность основного насоса меньше мощности дополнительного. У первого она составляет 20 литров, а у второго 15. Вторичное кольцо всё так же одно.  Если количество теплоносителя превышает максимум насоса вторичного кольца, то первые 15 литров сначала пройдут по нему, потом 5 из них вернутся назад чтобы восполнить недостаток, а остальные 10 пойдут дальше по первичному кольцу.

Из этого можно сделать вывод, что наименьшую эффективность показывает вариант с одинаковой мощностью. На первом месте по производительности будет схема, где циркуляционный насос основного кольца превышает характеристики дополнительного. Средним же вариантом выступает система, где насос первичного кольца слабее вторичного. Стоит учитывать, что в последнем случае нужно достаточное количество воды или другой теплонесущей жидкости, так как при недостатке, она будет перемещаться по замкнутому кругу вторичного кольца.

Байпас представляет собой трубу, диаметр которой ниже, чем у остальных составляющих первичного круга. Она устанавливается на промежутке между входной частью вторичного ответвления и выходом из неё. Благодаря резкому уменьшению диаметра, часть воды так или иначе попадёт в дополняющий элемент.

На бумаге этот способ кажется весьма простым. Однако с применением его на практике возникнут проблемы. Если провести неправильные расчёты, то количества воды на вторичном кольце будет недостаточным для его функционирования, или же возникнут простои, снижающие эффективность отопительной системы.

Этот способ схож с тем, что был описан выше. Трёхходовой кран имеет внутри преграду, от расположения которой зависит направление течения воды. Им можно заблокировать основное кольцо, чтобы вся теплонесущая жидкость поступала ко вторичному. Или же наоборот, по необходимости можно перекрыть ответвление и вода будет течь по прямой. Схожесть с байпасом заключается в том, что “открытое” положение трёхходового крана частично заграждает трубу первичного кольца, искусственно снижая её диаметр.

Этот способ обладает схожими с байпасом минусами. При неправильных расчётах производительность отопительной системы снизится. Поэтому легче всего будет применять циркуляционные насосы, перед установкой которых не надо проводить сложные расчёты.

В этом видеоролике наглядно показан принцип работы трёхходовых кранов:

Ранее в статье был упомянут потенциал интеграции системы отопления в “Умный дом”. На самом деле, нечто похожее можно сделать в настоящее время и при том без особых финансовых затрат, нежели ждать и копить на футуристические агрегаты.

Для этого понадобятся небольшие познания в электротехнике, циркуляционные насосы, двухпозиционные выключатели и комнатный регулятор. К насосам нужно подключить выключатели, которые связаны с регулятором. Теперь нужно настроить эту систему по желанию и процесс автоматизации завершён.

Пример использования такой системы. Автоматизирован насос на вторичном кольце, к которому подключён радиатор. Температура регулятора установлена на 20°С. При достижении или превышении данной отметки, насос прекращает свою работу, освобождая теплонесущую жидкость для других участков. Если температура в помещении ниже, насос возобновляет свою работу.

Потенциал такой системы в схемах первично-вторичных колец велик. Главное подойти к проектированию с воображением, и тогда получится создать максимально эффективное и надёжное отепление, справляющееся со своей регуляцией автоматически.

Профессиональный электрик пошагово помогает с процессом автоматизации отопительной системы:

Некоторые люди путают применение нескольких колец и нескольких труб в схемах отопления. Пусть в них есть схожести, но это два разных понятия, принятие их за одно и то же – это ошибка.

Двухтрубная система отопления представляет собой разделение “горячего” и “холодного” теплоносителя по двум разным трубам. Её схемы могут быть достаточно сложными и запутанными, внешне схожими на чертежи первично-вторичных колец.

Разница в том, что в двухтрубной системе две трубы для двух жидкостей, когда в мультикольцевой системе горячая вода течёт по одной и той же трубе, что и холодная, а именно по основному кольцу.

У некоторых возникнет вопрос: “Можно ли комбинировать первично-вторичную и двухтрубную системы?”. Сделать это вполне возможно. Однако в конечном итоге такой проект окажется слишком запутанным, разветвлённым и дорогим, что сводит его полезность и практичность к нулю.

Гидравлический разделитель (гидрострелка) представляет собой трубу с двумя входами и выходами. Служит для регулирования давления и температуры в присоединённых к нему элементах. В результате её применения повышается долговечность отопительного котла, снижается шанс коррозии труб водопровода, вероятность гидроударов и прорывов из-за давления значительно уменьшается.

Распределительный коллекторный блок предназначен для более эффективной регуляции тёплой и холодной жидкости в отопительной системе. В нём накапливается теплонесущий элемент. Его доля с наименьшей температурой отправляется на обогрев, а горячая – дальше по отопительной системе. Кроме того, благодаря наличию кранов, можно быстро отключить тот или иной элемент, прервав к нему подачу воды.

Эти два устройства отлично кооперируют друг с другом, повышая надёжность, производительность и ремонтопригодность отопительной системы. Их также можно применять и в схемах с первично-вторичными кольцами. Однако такие комбинации выходят весьма громоздкими, поэтому при планировке стоит выделить им дополнительное место.

Существует несколько вариантов обвязок, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и условия применения. Наиболее распространены четыре типа.

Первый из них – коллекторный. Особенности его исполнения повышают эффективность, удобность в применении и техобслуживании, экономию энергии. Однако его цена выше, чем у других альтернатив. Это обусловлено большим количеством дополнительного оборудования, необходимого для этого решения.

В основе коллекторной системы лежит элемент с соответствующим названием, предназначение которого раскрывалось ранее в статье. К коллектору подключаются провода, идущие от отопительного котла. Затем через патрубки теплонесущая жидкость распределяется к другим элементам системы отопления.

Наличие коллектора сохраняет единство температуры воды в трубопроводе, ускоряет нагрев. Благодаря наличию клапанов, можно на одном месте управлять всеми компонентами отопительной системы. В совокупности с мультикольцевой схемой он работает ещё лучше.

Заказать монтаж системы отопления вы можете в нашей компании. Чтобы узнать подробную информацию и оставить заявку на консультацию, перейдите в раздел «услуги».

Этот метод самый дешёвый, но требует дополнительных вычислений. Его недорогая стоимость обусловлена отсутствием дополнительных устройств в системе отопления. Для обеспечения циркуляции воды используются только законы физики и свойства горячей воды.

Чтобы теплонесущий элемент перемещался по трубопроводу без сторонних факторов, нужно учитывать несколько вещей при планировании. Диаметр трубы должен быть больше 32мм, котёл ставится ниже остальных элементов (например, в подвале). Количество поворотов и общую площадь системы отопления нужно сократить до минимума, чтобы вода не потеряла своих движущих свойств раньше времени.

Если все измерения были сделаны правильно, теплонесущая жидкость без проблем будет циркулировать от элемента к элементу. Первично-вторичные схемы редко её используют, так как их площадь обычно слишком большая, чтобы вода перемещалась по ней без сторонних устройств.

В этом видеоролике автор рассказывает о частых ошибках при планировке естественной циркуляции:

Этот метод повышает эффективность крупных систем отопления, которые имеют большое количество работающих одновременно устройств. Он применяет все преимущества первично-вторичных колец, поэтому наиболее распространён в проектах, использующих её.

Она работает за счёт большого количества насосов. Первый из них подключается непосредственно к котлу. Этот элемент называется контуром. Он набирает необходимое количество нагретой воды и распространяет её по всей системе отопления.

Бывает два метода подключения контуров. Трёхходовой метод представляет собой несколько нагревающих элементов, каждый из которых имеет свой собственный кран. Это решение обеспечивает дополнительный контроль над элементами отопления и позволяет быстро обогревать большое количество теплонесущей жидкости, но процесс его монтажа сложнее.

Двухходовой работает от одного котла с циркуляционными насосами. Идеален для небольших и средних отапливаемых площадей, не требующих большого и постоянного притока воды.

Этот метод комбинирует в себе относительную простоту, достаточную эффективность и приемлемую цену. В нём комбинируются насосы, трубы-байпасы и трёхходовые краны.

Сравнение естественной и принудительной циркуляции:

Для самых “активных” участков устанавливают циркуляционные насосы. Там, где потребление теплонесущего элемента ниже, устанавливают более простые приспособления – байпасы и трёхходовые краны.

За основу берётся высокомощный насос на основном кольце. Все остальные насосы должны быть менее производительны. Это позволит максимизировать эффективность, не оснащая каждое вторичное кольцо электронным прибором циркуляции.

Применение первично-вторичных колец в системе отопления будет эффективным и современным решением. Эта технология позволяет повысить производительность тепловой системы и минимизировать ущерб при авариях. Использование нескольких колец обеспечит работоспособность остальных частей, если была повреждена одна из них, чем не может похвастаться прямое отопление.

Кроме того, существует большое количество вариантов и настроек первично-вторичных колёс, которые можно адаптировать для получения ещё большей выгоды от этой схемы. Возможность автоматизации делает человеческое вмешательство минимальным, оставляя только необходимость ремонта и технического обслуживания отопительной системы.