Комбинированная СО для небольшого дома

Исходные данные:
Общая площадь помещений – 42,53 кв.м
Периметр наружных стен общий – 30,3 м
Высота средняя – 2,2 м
Теплогенератор – атмосферный энергонезависимый газовый котел Берета, АОГВ 11 кВт. (СИТ 630)
Расчетные теплопотери: максимальные - 6-7 кВт, средние - 4.5кВт.
Ориентация – правый верхний угол на север (север «на 2 часа»).


Поэтажный план БИ:


Помещения:

1 – кухня (место установки котла), площадь - 9,57 кв.м; периметр наружной стены – 9,45 м.
2 – моечная с парилкой, площадь - 9,9 кв.м; периметр наружной стены – 6,43 м.
3 – комната отдыха, площадь – 6,36 кв.м; периметр наружной стены – 5,05 м.
4 – коридор, площадь - 5,8 кв.м; периметр наружной стены – 0 м. Оборудован утепленным по скатам крыши и торцам «вторым светом» с мансардным окном в скате.

5 – комната, площадь – 10,9 кв.м; периметр наружной стены – 9,38 м.

Общий вид:

 

Нумерация радиаторов (основные - минские М140М, четырех и семисекционные, верхний под мансардным окном - Радиатор чуг. Б-3-140-300 МЗОО, 4 секции):


Разводка подачи, стальная ВГП труба, сборка комбинированная на электродуговой сварке и резьбовых соединениях:
Красный – Ду40:
Фиолетовый – Ду25
Синий – Ду20.



Разводка обратки:


Общий вид подачи и обратки:

Высоты:
От нижней точки оси обратки до входного патрубка котла – 226мм
От входного патрубка котла до верхней оси подачи – 2116мм.
Расстояние между входным и выходным патрубком котла – 464мм.
Диаметр патрубков котла – Ду40.

Дополнительное планируемое оборудование:
Теплый пол в комнате 2 - МП Ду20 Хенко, 50 пм. Подача теплоносителя циркуляционным насосом.
Бойлер косвенного нагрева – 120-150л. Подача теплоносителя циркуляционным насосом.
Насосы циркуляционные - UPS 25-40 в/к Grundfos

Требования:
СО должна обеспечивать поддержание температуры в помещениях, как при работе циркуляционного насоса, так и в режиме ЕЦ. Допускается ухудшение равномерности прогрева по комнатам в режиме ЕЦ.

Прошу Ваших предложения и замечания.

 

Цель, можно сказать, достигнута.. Отличная подача материала не оставляет сомнений... Может, подумаем, как улучшить ..хорошее?

 

Первоначально планировал монтировать двухтрубку сталью Ду15. Но учитывая известные в Подмосковье перебои с электроэнергией в декабре-январе, а также неконтролируемые энергетиками параметры подаваемой электроэнергии (от 150 до 270В) и частые отключения сети от местных перегрузок, внес в систему изменения в СО с целью минимизации зависимости от параметров подачи и наличия электропитания в сети. Можно конечно надеяться на лучшее, но учитывая общий вектор политики и состояние электросетей, ситуация в энергетике будет еще неопределенный период нестабильной.
Изучение тем данного раздела позволило реализовать две идеи, почерпнутые здесь:
1. верхнюю разводку вынести в объем над потолочным перекрытием комнат;
2. поднять центр охлаждения, за счет установки четырехсекционного радиатора монтажной высотой 300 мм под мансардное окно.

Первым этапом считаю необходимым проверку работоспособности естественной циркуляции по приведенным схемам разводки. Жду Ваших советов по этому вопросу.
Вторым этапом будет принципиальная схема всей СО с учетом ТП и бойлера косвенного нагрева.
Третьим – конкретные монтажные решения узлов (расположение кранов, монтажных разъемов и другой необходимой арматуры.

Размеры верхнего розлива (разводка труб) Ду40

Размеры верхнего розлива (разводка труб) Ду25

Размеры верхнего розлива (разводка труб) Ду20

Размеры обратки (разводка труб) Ду40

Размеры обратки (разводка труб) Ду22

Размеры обратки (разводка труб) Ду20

Подъем верхнего розлива над перекрытием, хорошо видна ступенька для перехода в объем над перекрытием.

Lyko, в общем то в основе схемы СО лежат Ваши идеи, изложенные в данном разделе. Разбивку радиаторов по количеству секций пока сделал очень приблизительно. Но запас есть. Пока жду Ваших советов по самой схеме, так как понимаю что в теплотехнике мои знания любительские и опыта комплексного монтажа СО практически нет.

Атоматика СИТ-630 обеспечивает две ступени мощности котла номинальная (100% - 11.63 кВт) и частичная (50-60%, 5,4-6 кВт) и гистерезис основной горелки - 5 гр.С от предельной температуры теплоносиеля на выходе из котла, установленной регулятором.
Максимальная температура - 80 гр.С.
Минимальная - 40 гр.С.
Емкость котла - 36 л.

Расход труб для СО (примерный):
Ду 40 - 11,5 м
Ду 25 - 30,8 м
Ду 20 - 14,5 м

Думаю, что от качества предварительной проработки зависит и качество советов.

 

..Наверное, вы правы.. После долгих раздумий посоветовать особо нечего..
Кроме, как увеличить диаметры на размер (лучшая ЕЦ). Но было заявлено участие насоса..

Да приборы на "сцепках" соединить трубой д32.. С выходом обратки из них возможны варианты..

..Подумав еще, как "промежуточно-компромиссный" вариант между 2-мя режимами - увеличить на размер диаметры только подающей части. Что повысит центр охлаждения.

 

Не хотелось бы выходить диаметром более полутора дюймов (Ду40), так как у котла такие диаметры патрубков.

Тоже думаю об этом, так как у меня сразу после Ду40 переход, минуя Ду32, на на Ду25. Планировал обойтись без промежуточного типоразмера Ду32.

Наверное все же придется для сохранения трех типоразмеров диаметров труб перейти на более оптимальное сочетание: Ду40-Ду32-Ду25.

 

Вопрос диаметров СО и патрубков котла - ..не всегда совпадает. У них - "разные задачи".

Сцепка на радиаторах чугун - д32, Алюм. - д25. Не могу не представить вариант улучшения цирк. давления (небольшое) Все верхнюю разводку возможно "толстой" трубой без смены диаметров. Хотя по "чисто" гидравлике это лишнее.

 

К сожалению мои возможности по трубам и инструменту ограничены максимумом Ду40.
Для повышения циркуляционного давления утеплю всю восходящую магистраль от котла, вклюячая ту, что внутри помещения.

Моя логика была такая:
на одном крыле подачи Ду40 (15,3 кв.см) максимум 3 радиаторных секции;
что при делении сечения Ду40 на три дает 5,1 кв.см;
принимаю 5,8 кв.см, что соответствует Ду25.
Почему Вы рекомендуете Ду32 на каждую секцию? Чего я не понимаю?

Сейчас рассматриваю вопрос резервирования мощности СО, так как надо создать запас для антифриза (10-15%) и для возможности регулирования мощности СО путем отключения циркуляции (ЕЦ) в двух отдельных радиаторах (при сохранении высокой температуры теплоносителя).
Чем дальше, тем больше склоняюсь к основному режиму системы - ЕЦ.
А ПЦ подключать при значительном снижении наружной температуры.

 

Если "восходящая" - до верхней точки (с бачком) тогда верно. Если .."ту, что внутри помещения" - вся подающая магистраль, тогда - не очень..
Подающая труба разводки (верхней) своим охлаждением участвует в создании цирк. давления. Для этого же вы и установили доп. радиатор сверху..
Тепло от охлаждения этой трубы никуда не пропадает - оно остается в помещении, и теплоизолировать ее не нужно.

БОльший диаметр - только на пользу, уточнять не буду. А д32 или 25- на сцепку двух радиаторов - это соединение двумя горизонтальными трубами выходных отверстий двух рядом стоящих радиаторов, из которых выкручены "пробки".(по схеме). Соответственно, у чугунных этот диаметр =32, у алюминиевых - д25. Безотносительно к диаметру стояка сверху. (при сцепке 2 радиатора "идут" за один прибор).

Расчет и распределение диаметров по сечению - это минимум "балансировки" по гидравлике. Начиная с Ду20 - на 1 радиатор. В режиме ЕЦ еще следует думать, как диаметром создать лучшие условия еще и для ..циркуляционного давления. И тут пределов нет... но разумных, естественно. Тем более в условиях, практически, 1-этажного дома, "собирать" его (цирк. давление) приходится по "крохам".

При значительном снижении наружной температуры... более важным, думаю, будет вопрос - сможет ли котел выдать при этом "нужные" 75-80*. А увеличение циркуляции насосом - связано с увеличением тепла ..далеко не прямой зависимостью.
WILO:

 

Насколько я пытаюсь понять физику процесса, охлаждение восходящего потока приведет к его торможению.
Часть туб, расположенных на чердаке придется изолировать (кроме участка в районе "второго света" (с верхней батареей) в зоне мансардного окна. Но это уже нисходящая магистраль.

Мысль понятна, остался вопрос: является ли плноценной "сцепкой" две секции объединенные одной магистралью подачи (труба в пробки) но с индивидуальным отводом по диагонали в обратку?

В чем сомнения? В котле или СО?

Не знал, спасибо. Есть ли подобная зависимость мощности емкостного атмосферного котла от скорости теплоносителя в нем?

 

..А нисходящую изолировать уже вредно. Кроме случаев - "тепло - на улицу"

Вполне. Еще и с регулировкой каждой "половины" сцепки.

Естественно, в котле.. При низкой температуре "за окном" система реагирует улучшением циркуляции, вследствие лучшего (большего охлаждения). В результате этой реакции температура радиаторов (при постоянной мощности котла) понизится. Хотя система и "сделала, что могла", необходима добавка мощности на котле - хотя бы до ..тех же 70* на выходе. Сделать это можно "вручную" - краником газа или "догадается" терморегулятор на котле, установленный на эту (или др.) температуру.
Обычная картина (у нас) - чем больше мороз - тем ниже давление в газовых магистралях. Установка котла в 1,5-2 раза бОльше по необх. мощности выручит в этом случае за счет более развитой поверхности теплообменника. (при малой высоте пламени).

Судите сами.. каждая секунда "пребывания" воды в котле добавляет ей "градусы".. т.е. тепловую энергию. До предела = 100* Дальше держать бесполезно - кипит. ..Не запасая тепло..
Уменьшая время пребывания воды в котле в 2 раза.. (увеличив циркуляцию вдвое) тепла она запасет соответственно, меньше. Результат очевиден. Точных параметров не имею, не озадачивался..
В одной из тем уважаемый PAUL WIST с выкладками, правда по другому поводу, (вода какой температуры лучше запасает тепло..) доказал почти линейную зависимость (равенство) "отьема" количества тепла от котла при разных Т* подача/обратка, но одинаковом перепаде dТ*
Скорость протекания принималась постоянная. Сомнения в линейной зависимости ..остались, т.к. что-то ..не было в расчете температурного напора. Вопрос "линейности" (или нелинейности) теплосьема в котле при разных температурах, вообще-то может проверить каждый, "сварив" в кастрюле градусник (не ртуть!) со шкалой св. 100*, отмечая на графике по горизонтали - отрезки времени, напр. минуты. А по вертикали - температуру через каждый отрезок времени.. Графики получатся разные (от размера кастрюль и ..огня) Но вопрос "линейности" будет нагляден..

 

Lyko, спасибо за обстоятельное разъяснение.
Далее попробую смоделировать поведение моего котла по реакции СО на повышение теплопотерь:

Теплоноситель с пониженной температурой начнет поступать в котел, нагреваться на определенную дельту Т и поступать далее в верхнюю часть СО.
Если теплоносителю от котла передается постоянная энергия в единицу времени (мощность котла постоянна), то дельта Т будет (примерно) так же постоянной, что приведет к постепенному снижению температуры теплоносителя во всей СО.
То есть система постепенно перейдет на иной уровень стабилизации: тепловой поток через ограждение снизится по причине снижения температуры в помещении, а снижение температуры в помещении в свою очередь будет происходить до того момента пока для ее поддержания не будет хватать (постоянной) мощности котла. Т.е. пока дельта Т котла не сравняется с дельта Т в СО.
Возможно, что этот процесс будет растянут на какой-то определенный период во времени из-за тепловой инерционности ограждения и относительно "слабой связи" - теплопроводности воздуха между радиатором и ограждением.

В моем конкретном случае (для простоты исключим "тактование") если мощность требуемая СО превысит значение 5,4 кВт, то будет происходить модуляция основной горелки (переход на основную ступень мощности) в пределах падения температуры теплоносителя на выходе из котла на 3 градуса (характеристика автоматики СИТ-630). Если температура будет падать далее, то котел перейдет на основную ступень - 11,63 кВт.
При достижении температуры теплоносителя, установленной ручным регулятором автоматики минус 5 градусов, котел вернется на мощность 5,4 кВт.

Здесь хочу отметить вот что: при увеличении циркуляции (переход с ЕЦ на ПЦ) отмечается уменьшение дельта Т подачи и обратки.
Но хочу понять - за счет чего? За счет снижения температуры подачи или повышения обратки? Или процесс одновременный? А если это так, то средняя арифметическая температура теплоносителя в СО одинакова независимо от скорости циркуляции? Если так, то очевидно, что принудительная циркуляция сдвигает центр охлаждения вниз за счет повышения температуры обратки.

 

Да. Система начинает эффективнее отдавать тепло, но вместе с тем котел продолжает выделять то же к-во тепла, что и раньше. (Если согласиться с "невлиянием" Т*(средн.) воды в котле на теплосьем) О чем и говорилось "...сделала, что могла".

Если предположить, что более охлажденная вода СО будет снимать больше тепла (нелинейная зависимость) - процесс аналогичный лучшему теплосьему с радиаторов при понижении Т* окружающего воздуха, то и мощности будет сниматься с котла больше.. Т.е. необх. учесть не только дельту Т* в асболютных цифрах, но изменение температурного напора в котле, так же, как он учитывается при т/сьеме с радиаторов.

Естественно, наступит ..новая стабилизация ..опять с той же заковыкой линейности/нелинейности. Ибо по "линейной схеме" температура "тупо" упадет на цифру увеличившихся теплопотерь.. А в "нелинейной схеме" падение Т* произойдет тоже, но не на такую величину, т.к. увеличивается эффективность т/сьема с котла...

Придется варить градусник...

Всегда лучше регулировать температуру именно температурой.. И модуляция горелки - оптимальный вариант. Количество газа напрямую связано с нужной температурой.

Все процессы и зависимости становятся понятны из формулы количества тепла в СО. (выделяемого котлом, радиатором, переносимого водой.)
А именно: (упрощ.)

Q к-во тепла = V расход циркулирующего теплоносителя кг/час. х dТ*под./обр.

Как видим, если увеличить скрость воды в СО (расход), при снижении dТ* количество выделяемого тепла изменяется незначительно и большого смысла "гонять" воду с постоянной мощностью котла - нет.

Наглядно - пытаться перенести воду ведрами быстрее, но меньше наливая в ведра..
Теплосьем таким способом, без увеличения температуры, не очень-то повысишь...

Даже если температура и в котле и в СО будет одинакова (напр. 60*) ..при бешенной скорости насоса (если даст сопротивление труб) радиаторы будут выделять столько же тепла, как с дельтой 70/50...

..Тут уже не до центра охлаждения... Насос! Он определяет циркуляцию и новое распределение потоков. Связанное уже не законами ЕЦ, а чисто гидравликой..(хотя ЕЦ никуда не "делась" и способна на сюрпризы, если что-то ей не нравится..) В такой 2-трубке, как у вас направления их усилий совпадают и давление ЕЦ добавляется к насосному. Большой перенастройки не потребуется.

Изложенное выше раскрывает "секрет" отопления без насоса - даже с плохенькой циркуляцией, но дельтой ..40*(низ батарей -практически холодный) .. и хорошей равномерности распределения по радиаторам, в доме может быть даже очень тепло..

 

Итересное замечание. Получается что, радиатор отдает одинаковый поток тепла независимо от распределения температуры внутри него самого. Главное, чтобы средняя температура теплоносителя в радиаторе была одинакова.

Прикинул расход для обеспечения теплооотвода от котла.
Котел на дельте Т 20 гр, теплоноситель вода:
Для обеспечения теплового потока 5,4 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 60С необходим расход воды 0,2384 куб/час.
Для обеспечения теплового потока 10,6 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 60С , необходим расход воды 0,5121 куб/час.
Котел на дельте Т 10 гр, теплоноситель вода:
Для обеспечения теплового потока 5,4 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 70С необходим расход воды 0,4768 куб/час.
Для обеспечения теплового потока 10,6 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 70С , необходим расход воды 1,0241 куб/час.

Учитывая необходимость использования антифриза, требуемые расходы теплоносителя будут уже другие:
Котел на дельте Т 20 гр, теплоноситель этиленгликолевый (до минус 30С):
Для обеспечения теплового потока 5,4 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 60С необходим расход теплоносителя 0,6417 куб/час.
Для обеспечения теплового потока 10,6 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 60С , необходим расход теплоносителя 1,3785 куб/час.
Котел на дельте Т 10 гр, теплоноситель этиленгликолевый (до минус 30С):
Для обеспечения теплового потока 5,4 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 70С необходим расход теплоносителя 1,2834 куб/час.
Для обеспечения теплового потока 10,6 кВт при Тподачи 80С и Тобратки 70С , необходим расход теплоносителя 2,7570 куб/час.

Получается, что для обеспечения теплового потока в случае применения антифриза необходимый расход телоносителя обеспечивается только применением насоса.
Или все же ЕЦ в моем случае обеспечит необходимую циркуляцию даже за счет дальнейшего снижения Тобратки?
Даже если принять дельту Т 30гр. (далее нет смысла из-за конденсата), то для обеспечения теплового потока необходим расход 0,4278 куб/час (при 5.4 кВт) и 0,9190 куб/час (при 10,6 кВт).
Сможет ли ЕЦ обеспечить мне такую скорость циркуляции антифриза при его кинематической вязкости 1,351 n•106 м2/с при 80С?

 

Прикинул некоторые параметры СО
мощность / дельтаТ / расход / скор. Ду40/ скорость Ду25 (9)

5,40 / 10 / 1,2834 / 0,0023 / 0,06
5,40 / 20 / 0,6417 / 0,0012 / 0,03
5,40 / 30 / 0,4278 / 0,0008 / 0,02

11,60 / 10 / 2,7570 / 0,005 / 0,12
11,60 / 20 / 1,3785 / 0,003 / 0,06
11,60 / 30 / 0,9190 / 0,002 / 0,04

где:
мощность котла, Квт.
дельтаТ - разница температур подачи и обратки, гр.
расход - расход теплоносителя, м3/час.
скор. Ду40 - скорость теплоносителя в общей трубе подачи СО (обратки), м/сек.
скор.Ду25 - скорость теплоносителя в трубе подачи (обратки) каждого из 9-и радиаторов, м/сек.

Lyko, как Вам такие скорости в трубах?