Hệ thống đun nước nóng tuần hoàn cưỡng bức: sơ đồ, phương án thực hiện, chi tiết kỹ thuật

Nhiều giải pháp hiện đại để sưởi ấm nước trong nhà đòi hỏi phải sử dụng nhóm máy bơm.Việc thiết kế và lắp đặt hệ thống sưởi có tuần hoàn cưỡng bức phải được thực hiện có tính đến các vấn đề kỹ thuật phát sinh do chất làm mát chuyển động nhanh.

Áp suất cao trong mạch sưởi cho phép thực hiện nhiều sơ đồ nối dây. Đồng ý, đây là một lợi thế quan trọng của hệ thống sưởi có tuần hoàn cưỡng bức. Tuy nhiên, việc sắp xếp một sơ đồ như vậy đòi hỏi phải có thiết kế có thẩm quyền.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết những đặc điểm nào mà các thành phần vận hành chính của hệ thống được chọn và chúng tôi cũng sẽ mô tả chi tiết các tùy chọn có thể có để nối dây đường chính và phương pháp tổ chức mạch sưởi.

Đặc tính kỹ thuật của các thành phần chính của hệ thống

Sơ đồ cưỡng bức khác với sơ đồ tự nhiên ở chỗ bổ sung một hoặc nhiều máy bơm tuần hoàn. Do sự gia tăng áp suất và tốc độ chuyển động của chất làm mát, quy tắc hình thành các nút và vị trí của các phần tử mạch thay đổi.

Thực tế này phải được tính đến để đảm bảo sưởi ấm chất lượng cao với tuần hoàn cưỡng bức.

Yêu cầu chung đối với nhóm máy bơm

Bơm tuần hoàn được lựa chọn dựa trên yêu cầu về thể tích nước cất (mét khối trên giờ) và áp suất (mét). Việc tính toán cả hai tham số phụ thuộc vào thể tích khối của vỏ được làm nóng và phương pháp sưởi ấm, cũng như chiều dài của mạch nước và đường kính của đường ống của nó.

Máy bơm phải được chọn sao cho các thông số của nó không phù hợp với yêu cầu của hệ thống.Điều này sẽ cho phép bạn thêm các phần tử vào mạch nếu cần mà không cần thay thế máy bơm.

Về cơ bản, máy bơm được thiết kế cho điện áp 220 Volts, nhưng cũng có những máy có hỗ trợ 12 Volts. Trong trường hợp điện áp tăng vọt, cần lắp đặt bộ ổn áp để tránh thiết bị bị hỏng.

Trong trường hợp mất điện thường xuyên, bạn cần quan tâm đến khả năng sẵn sàng cung cấp điện liên tục. Không cần phải có một UPS mạnh mẽ - các thiết bị có mức tiêu thụ hơn 150 Watts mỗi giờ hiếm khi được sử dụng để sưởi ấm nhà riêng.

Thông thường, bơm tuần hoàn có thể được chia thành hai loại tùy theo vị trí của động cơ. Các thiết bị có rôto khô có hiệu suất cao hơn nhưng độ ồn cao hơn và tuổi thọ sử dụng giảm so với các thiết bị có rôto ướt.

Nếu hệ thống dây điện tạo cơ hội cho chất làm mát chuyển động tự nhiên dọc theo mạch, thì máy bơm phải được lắp đặt thông qua đường vòng. Trong trường hợp này, nếu nó bị hỏng hoặc mất điện, có thể chuyển hệ thống sưởi sang chế độ tuần hoàn trọng lực.

Nước cũng có thể di chuyển qua một máy bơm không hoạt động nhưng sẽ tạo ra lực cản mạnh đối với chuyển động của nó.

Lựa chọn có lợi cho mô hình máy bơm liên quan đến hệ thống sưởi ấm cụ thể được thực hiện bằng cách xác định điểm vận hành và sự tuân thủ của nó với các giá trị dòng chất làm mát cần thiết (+)

Vấn đề dừng máy bơm đặc biệt bức xúc khi sử dụng bếp lò hoặc lò sưởi. Trong trường hợp này, lò sẽ tiếp tục làm nóng bộ trao đổi nhiệt và nước trong lò có thể sôi lên và toàn bộ hệ thống có thể bị hỏng trong thời gian dài.

Tốt hơn là nên làm lắp đặt máy bơm trên đường ống hồi lưu, vì nhiệt độ nước thấp hơn sẽ kéo dài tuổi thọ của nó.Nếu không thể lắp đặt máy bơm ở một nơi khác ngoài đường ống ra khỏi lò hơi thì nên sử dụng máy bơm có vòng đệm bằng gốm.

Mặc dù chúng có thể chịu được nhiệt độ lên tới 110°C nhưng nếu hệ thống sôi, chúng có thể gặp vấn đề về chức năng.

Bằng cách lắp đặt máy bơm vào mạch thông qua đường vòng, bạn không chỉ có thể đạt được điều kiện vận hành bình thường dựa trên nguyên lý tuần hoàn tự nhiên mà còn có khả năng tháo máy bơm mà không cần xả nước.

Thông tin hữu ích về việc lựa chọn máy bơm tuần hoàn cho hệ thống sưởi ấm được cung cấp trong các bài viết:

1. Lựa chọn bơm tuần hoàn: thiết bị, chủng loại và quy tắc chọn bơm sưởi
2. Bơm tuần hoàn để sưởi ấm: mười mẫu và lời khuyên tốt nhất cho người mua

Sự tinh tế của việc lựa chọn nồi hơi và lò nung

Việc sử dụng nồi hơi điện, gas và lò đốt lâu làm máy tạo nhiệt rất hấp dẫn do dễ dàng kiểm soát dòng nhiệt qua bộ trao đổi nhiệt.

Ứng dụng bếp nhiên liệu rắn, đặc biệt là các thiết kế tự chế, có nhiều khả năng sinh nhiệt không đủ hoặc quá mức. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng thường được chứng minh dựa trên quan điểm giá rẻ và tính sẵn có của nhiên liệu.

Có rất nhiều mẫu mã điện và nồi hơi gas với máy bơm tích hợp. Một mặt, hệ thống tuần hoàn tích hợp phù hợp với công suất lò hơi và cho phép bạn tránh phải mua và lắp đặt một máy bơm riêng. Mặt khác, nếu máy bơm tích hợp bị hỏng, việc sửa chữa hoặc thay thế nó sẽ không dễ dàng như một máy bơm riêng biệt.

Nồi hơi điện có máy bơm tích hợp là giải pháp nhỏ gọn và sẵn có để đưa vào mạch tuần hoàn cưỡng bức

Các yêu cầu đối với lò hơi khi sử dụng tuần hoàn cưỡng bức cũng giống như khi sử dụng tuần hoàn tự nhiên:

• Tính toán công suất nồi hơi - chỉ báo phải đáp ứng nhu cầu sưởi ấm của ngôi nhà trong điều kiện khắc nghiệt nhất đối với một khu vực nhất định. Nên có một mức dự trữ năng lượng nhỏ (10-20%) do có thể xảy ra các trường hợp bất khả kháng trong hệ thống sưởi.
• Cảnh báo nước làm mát sôi trong bộ trao đổi nhiệt. Yêu cầu này dễ thực hiện hơn khi sử dụng tổ hợp “lò-bơm” hơn là khi sử dụng mô hình trọng lực của chuyển động chất lỏng.

Để ngăn nước sôi trong bộ trao đổi nhiệt của lò hơi, việc điều chỉnh công suất tùy thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng đầu ra là đủ. Phương pháp này hoạt động cho bất kỳ loại lưu thông nào.

Bộ điều khiển chế độ vận hành của nồi hơi nhiên liệu rắn bao gồm chức năng khởi động máy bơm khi đạt đến nhiệt độ tới hạn ở đầu ra của bộ trao đổi nhiệt

Đối với bếp có tuần hoàn tự nhiên, không có cách nào để ngăn chất làm mát sôi trong trường hợp nạp quá nhiều nhiên liệu. Lựa chọn duy nhất khi có máy bơm là tăng thể tích chất lỏng được dẫn qua bộ trao đổi nhiệt.

Hơn nữa, hệ thống khẩn cấp như vậy có thể được thực hiện tự động bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh nhiệt và bộ điều khiển tốc độ bơm.

Lắp đặt và kiểm tra mạch nước

Với sơ đồ sưởi ấm sử dụng tuần hoàn cưỡng bức, tốc độ nước sẽ cao hơn so với mô hình trọng lực. Vì vậy, có thể sử dụng đường kính ống nhỏ hơn với cùng thông số sưởi ấm của tòa nhà. Điều này làm giảm chi phí sưởi ấm nước về chi phí cho đường ống, phụ kiện và phụ kiện.

Ngoài ra, các phần tử đường viền có đường kính nhỏ hơn sẽ dễ dàng ẩn giấu hơn trong các hốc công nghệ hoặc phù hợp với nội thất của cơ sở.

So với tuần hoàn tự nhiên, áp suất thủy động của dòng tăng sẽ được cộng thêm vào áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng. Vì vậy, để tránh hình thành rò rỉ hoặc đặc biệt là sự đột phá của hệ thống, cần phải tuân thủ những quy tắc nhất định.

Trong trường hợp chuyển từ tuần hoàn trọng lực sang tuần hoàn cưỡng bức, cần phải loại bỏ tất cả, dù chỉ là nhỏ, các rò rỉ trong mạch. Khi áp suất tăng, tốc độ dòng chảy sẽ tăng, điều này, ngoài vấn đề trong phòng, sẽ làm giảm lượng chất làm mát và sục khí quá mức (độ bão hòa không khí).

Trước khi bắt đầu mùa sưởi ấm, cần thực hiện các bài kiểm tra thủy lực về độ bền của mạch với áp suất tối đa được sử dụng hoặc thậm chí cao hơn một chút. Điều này sẽ cho phép bạn xác định các vấn đề và loại bỏ chúng trước khi thời tiết lạnh bắt đầu, khi việc tắt hệ thống sưởi kéo dài để sửa chữa là điều không mong muốn.

Rò rỉ bộ tản nhiệt sưởi ấm có thể xảy ra ở những nơi không mong muốn nhất và việc khắc phục sự cố sẽ mất rất nhiều thời gian, vì vậy tốt hơn hết bạn nên kiểm tra trước tính toàn vẹn của hệ thống

Vì tốc độ di chuyển của chất làm mát sẽ lớn hơn 0,25 m/s, theo SNiP 41-01-2003, không cần phải duy trì độ dốc không đổi của các đường ống để loại bỏ không khí khỏi mạch. Do đó, với tuần hoàn cưỡng bức, việc lắp đặt đường ống và bộ tản nhiệt đơn giản hơn một chút so với mạch trọng lực.

Tùy chọn sưởi ấm với tuần hoàn cưỡng bức

Việc sử dụng tuần hoàn cưỡng bức cho phép chúng ta thoát khỏi nguyên tắc thiết kế hệ thống dây điện mà bắt buộc phải xem xét đến chênh lệch áp suất thủy tĩnh, cần thiết để hoạt động trong mạch hấp dẫn.

Điều này làm tăng thêm sự thay đổi khi mô hình hóa hình dạng của mạch nước và tạo cơ hội sử dụng các giải pháp như sưởi ấm bằng bộ thu hoặc sưởi ấm dưới sàn diện tích lớn.

Ứng dụng của hệ thống dây điện trên và dưới

Bất kỳ sơ đồ sưởi ấm nào cũng có thể được phân loại có điều kiện thành hệ thống dây điện trên hoặc dưới. Với hệ thống dây điện trên cao, nước nóng dâng lên phía trên các thiết bị sưởi ấm, sau đó chảy xuống làm nóng bộ tản nhiệt. Với đáy - nước nóng được cung cấp từ bên dưới. Mỗi lựa chọn đều có những mặt tích cực của nó.

Hệ thống dây điện phía trên cũng được sử dụng để lưu thông tự nhiên. Do đó, mạch sưởi loại này cho phép sử dụng cả hai loại tuần hoàn. Điều này, thứ nhất, mang lại cơ hội lựa chọn và thứ hai, làm tăng độ tin cậy của hệ thống.

Trong trường hợp mất điện hoặc hỏng máy bơm, chuyển động của nước dọc theo mạch sẽ tiếp tục, mặc dù ở tốc độ thấp hơn.

Áp suất tốt cho phép bạn lựa chọn giữa hệ thống dây điện trên và dưới, có tính đến sự tiện lợi của đường ống cung cấp chất làm mát cho bộ tản nhiệt (+)

Khi sử dụng hệ thống dây điện phía dưới, tổng chiều dài của ống sẽ ngắn hơn, giúp giảm chi phí tạo ra hệ thống. Ngoài ra, không cần phải đặt các bậc thang ở tầng trên, điều này tốt về mặt thiết kế phòng. Đường ống cấp nước nóng phía dưới được đặt ở tầng hầm hoặc ở tầng trệt của tầng một.

Các loại sơ đồ kết nối một ống

Sơ đồ một ống sử dụng cùng một đường ống để cung cấp nước nóng cho bộ tản nhiệt và xả nước lạnh vào lò hơi. Với cách bố trí này, chiều dài của các đường ống được sử dụng gần như giảm đi một nửa, đồng thời giảm số lượng phụ kiện và van ngắt.

Tuy nhiên, các bộ tản nhiệt được làm nóng tuần tự, do đó, khi tính toán số phần, cần tính đến sự giảm dần nhiệt độ của chất làm mát được cung cấp.

Kết nối nối tiếp các bộ tản nhiệt sử dụng một ống cung cấp chất làm mát thường được sử dụng trong các ngôi nhà hiện đại để giảm thiểu chi phí vật liệu và đơn giản hóa công việc lắp đặt

Mạch đơn ống có thể được thực hiện ở dạng ngang và dọc. Với sự tuần hoàn cưỡng bức, nếu sử dụng các ống đứng thẳng đứng, nước nóng không chỉ có thể được cung cấp từ phía trên mà còn từ bên dưới.

Tính khả thi của việc sử dụng tùy chọn này hoặc tùy chọn khác không chỉ phụ thuộc vào sự thuận tiện của việc lắp đặt đường ống mà còn phụ thuộc vào số lượng bộ tản nhiệt tối đa cho phép trên một ống nâng của mạch đơn ống.

Có hai cách để kết nối bộ tản nhiệt sưởi ấm:

• Kết nối nối tiếp - chất làm mát chảy qua tất cả các bộ tản nhiệt.Trong trường hợp này, cần có số lượng ống tối thiểu, nhưng nếu cần tắt một trong các bộ tản nhiệt thì toàn bộ nhánh của hệ thống sẽ phải dừng lại.
• Bỏ qua kết nối — chất làm mát có thể chảy qua bộ tản nhiệt qua nhánh được lắp đặt. Sử dụng hệ thống vòi, bạn có thể chuyển hướng dòng chảy qua bộ tản nhiệt, điều này sẽ cho phép sửa chữa hoặc tháo dỡ nó mà không cần dừng hệ thống sưởi.

Mạch một ống thường được sử dụng để sưởi ấm, nhưng nếu có số lượng lớn bộ tản nhiệt, một tùy chọn khác sẽ được sử dụng để làm nóng đều chúng.

Sơ đồ ống đơn có nhiều phương án triển khai tuần hoàn cưỡng bức nên việc chọn giải pháp thích hợp cho hình dạng phòng cụ thể là khá dễ dàng (+)

Phương pháp sử dụng phiên bản hai ống

Sơ đồ mạch gia nhiệt sử dụng đường ống thứ hai để xả nước làm mát vào lò hơi được gọi là hệ thống hai ống. Đoạn phim tăng lên, số lượng kết nối và thiết bị cũng tăng lên.

Tuy nhiên, hệ thống có một ưu điểm quan trọng - chất làm mát có cùng nhiệt độ được cung cấp cho mỗi bộ tản nhiệt. Điều này làm cho tùy chọn hai ống rất hấp dẫn.

Để đun nóng nước với tuần hoàn cưỡng bức, cả hệ thống dây ngang và dọc đều được sử dụng. Hơn nữa, với phiên bản dạng đứng có thể sử dụng nguồn nước nóng trên và dưới.

Mạch cấp thoát nước hai ống kết hợp với kết nối chéo của bộ tản nhiệt mang lại khả năng truyền nhiệt tối đa cho căn phòng

Vì nhiệt độ của nước cung cấp cho tất cả các bộ tản nhiệt là như nhau nên hình dạng của mạch chỉ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• tiết kiệm vật liệu - giảm thiểu chiều dài của ống và số lượng mối nối;
• dễ dàng vẽ đường viền sưởi ấm qua tường và trần nhà;
• sức hấp dẫn thẩm mỹ - khả năng lắp các bộ phận làm nóng vào bên trong cơ sở.

Tùy thuộc vào chuyển động của nước nóng và nước lạnh, mạch hai ống được chia thành hai loại:

1. Có liên quan. Chuyển động trong cả hai ống xảy ra theo cùng một hướng. Chu trình làm mát có cùng độ dài đối với tất cả các bộ tản nhiệt trong phần này của hệ thống, do đó tốc độ làm nóng của chúng là như nhau.
2. Ngõ cụt. Trong sơ đồ song song, bộ tản nhiệt nằm gần lò hơi sẽ nóng lên nhanh hơn. Tuy nhiên, đối với các hệ thống có tuần hoàn cưỡng bức, điều này không quan trọng lắm do tốc độ đáng kể của nước trong mạch.

Khi lựa chọn giữa các tùy chọn liên quan và ngõ cụt, chúng được hướng dẫn bởi điều kiện thuận tiện khi lắp đặt đường ống hồi lưu. Trong sơ đồ dọc, với hệ thống dây điện phía dưới sẽ thu được một hệ thống ngõ cụt và với hệ thống dây điện phía trên sẽ thu được một hệ thống đi qua.

Sử dụng hệ thống phân phối nhiệt

Một cách phổ biến khác để tổ chức sưởi ấm hiện nay là tạo mạch thu. Ở một mức độ nào đó, sơ đồ này có thể được gọi là một kiểu con của hai ống, mặc dù nó cũng được sử dụng trong việc tổ chức các mạch sưởi ấm một ống.

Chỉ có sự phân phối chất làm mát nóng và thu chất làm mát được làm mát không xảy ra từ ống nâng chính mà từ các thiết bị nút phân phối đặc biệt - bộ thu. Một hệ thống như vậy hoạt động ổn định chỉ bằng cách sử dụng tuần hoàn cưỡng bức.

Hệ thống dây hướng tâm, so với hệ thống dây hai ống, đòi hỏi một ống góp, tổng chiều dài ống lớn hơn, số lượng phụ kiện và van ngắt

Bộ phận phân phối cho hệ thống hai ống là sự kết hợp phức tạp giữa các đường ống cung cấp và hồi lưu, nhờ đó nguồn cung cấp chất làm mát được cân bằng về nhiệt độ và áp suất.

Mỗi nhánh của thiết bị cấp nguồn cho một bộ phận làm nóng hoặc một nhóm nhỏ trong số chúng.Các nhánh thường nằm dưới sàn, mỗi tầng của tòa nhà nhiều tầng được phục vụ bởi một bộ thu gom được lắp đặt tập trung.

Mặc dù có những ưu điểm rõ ràng của kiểu bố trí sưởi ấm này, hệ thống thu gom có ​​hai nhược điểm đáng kể:

• chiều dài đường ống dài nhất, do đó, phương án tổ chức mạch nước này đòi hỏi phải đầu tư tài chính đáng kể;
• khó khăn trong việc thay đổi đường viền — các đường ống có tùy chọn này thường được đặt dưới sàn hoặc trong tường, vì vậy nếu bạn thêm các thiết bị sưởi ấm thì sẽ rất khó thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào.

Tất cả các bộ thu thường được gắn trong một tủ đặc biệt, vì các van ngắt được đặt ở đó và cần có quyền truy cập. Việc đặt vòi ở một nơi rất thuận tiện.

Nếu có nhu cầu bật tắt bộ tản nhiệt hoặc xảy ra trường hợp khẩn cấp, chỉ cần có quyền truy cập vào tủ là đủ và không cần phải đến thăm tất cả các phòng.

Đa tạp phân phối có thể có cấu trúc đơn giản bao gồm hai lược và tối thiểu các van ngắt.Các bộ phận phức tạp cũng có thể bao gồm bộ điều nhiệt tự động, van điện tử, máy trộn, cửa thoát khí tự động, cảm biến và bộ điều khiển, van xả nước và bơm tuần hoàn riêng biệt.

Những hệ thống này có thể điều chỉnh nhiệt độ trong nhà bạn một cách chính xác nhất nhưng đòi hỏi bạn phải hiểu rõ về những điều cơ bản và sắc thái của hệ thống sưởi bằng hydronic.

Sưởi ấm bằng hệ thống sưởi dưới sàn

Một trong những phương pháp sưởi ấm thoải mái nhất được coi là tổ chức sàn có hệ thống sưởi. Cần lưu ý rằng việc lắp đặt tùy chọn sưởi ấm này cho phòng khách, phòng tắm, nhà bếp và các cơ sở khác khá phức tạp.

Sàn được làm nóng bằng nước trên một diện tích lớn chỉ có thể thực hiện được bằng cách tuần hoàn cưỡng bức, vì cần phải tạo áp lực trong một hệ thống ống hẹp dài.

Áp lực là cần thiết để vượt qua sức cản của đường ống hẹp có nhiều khúc cua. Ngoài ra, cần phải đạt được áp suất cho phép loại bỏ không khí khỏi các ống sưởi ấm dưới sàn, được đặt theo chiều ngang.

Có một số lượng lớn các kết hợp đặt ống:

• cho những căn phòng nhỏ sử dụng mạch có một đầu vào cho nước nóng và một đầu ra cho nước lạnh;
• cho những căn phòng lớn tổ chức các hệ thống sưởi sàn phức tạp hơn bằng cách sử dụng ống phân phối.

Thông thường, bơm tuần hoàn riêng biệt được lắp đặt cho các bộ phận của mạch có sàn được sưởi ấm.

Việc sử dụng bộ thu nhiệt là hợp lý cho các khu vực sàn có hệ thống sưởi rộng lớn, khi các tính toán cho thấy rằng một đường ống có thể không chịu được hệ thống sưởi

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Mô tả chi tiết về sơ đồ sưởi ấm hai ống và khá phức tạp cho ngôi nhà hai tầng:

Hệ thống khép kín cho ngôi nhà ba tầng dựa trên nồi hơi gas:

Việc sử dụng máy bơm để đun nóng nước trong cơ sở giúp đơn giản hóa đáng kể việc thiết kế mạch điện, tạo ra các tùy chọn khả thi không có sẵn cho mô hình trọng lực. Việc lựa chọn đúng thiết bị sẽ giải quyết được vấn đề sưởi ấm ngôi nhà của bạn, giúp quá trình này trở nên thuận tiện và đơn giản.

Bạn có điều gì cần bổ sung hoặc thắc mắc về việc tổ chức hệ thống sưởi với tuần hoàn cưỡng bức không? Hãy để lại bình luận trên bài viết và tham gia thảo luận. Biểu mẫu liên hệ nằm ở khối bên dưới.