Vandvarmesystem med tvungen cirkulation: diagrammer, implementeringsmuligheder, tekniske detaljer

Mange moderne løsninger til vandbaseret opvarmning af huse kræver brug af en pumpegruppe. Design og installation af varmesystemer med tvungen cirkulation skal udføres under hensyntagen til tekniske aspekter, der opstår på grund af hurtig bevægelse af varmebæreren.

Højt tryk i varmekredsen gør det muligt at realisere mange distributionsskemaer. Enig, det er en betydelig fordel ved varmesystemer med tvungen cirkulation. Imidlertid kræver etablering af en sådan ordning kompetent design.

Vi vil fortælle dig, hvilke egenskaber de vigtigste arbejdsenheder i systemet vælges efter, og også i detaljer beskrive mulige distributionsrørledninger og metoder til at organisere varmekredsen.

Tekniske specifikationer for systemets hovedkomponenter

Tvunget cirkulationsskema adskiller sig fra naturlig ved tilføjelse af en eller flere cirkulationspumper. På grund af øget tryk og hastighed af varmebæreren ændres reglerne for dannelse af enheder og placering af kredsløbselementer.

Dette faktum skal tages i betragtning for at sikre kvalitetsopvarmning med tvungen cirkulation.

Generelle krav til pumpegruppen

Cirkulationspumper vælges ud fra krav til vandmængde (kubikmeter i timen) og løftehøjde (meter). Beregningen af begge parametre afhænger af det opvarmede boligares kubikindhold og opvarmningsmetode samt vandkredsløbets længde og rørdiameter.

Pumpen skal vælges så dens parametre ikke er “præcis” i forhold til systemets krav. Dette gør det muligt om nødvendigt at tilføje elementer til kredsløbet uden at udskifte pumpen.

De fleste pumper er designet til 220 volt, men der findes også dem med 12 volt support. Ved spændingsudsving skal der installeres en stabilisator for at forhindre, at enheden svigter.

Ved hyppige strømafbrydelser skal man sørge for at have en uafbrydelig strømforsyning. Der er ikke behov for at tage en kraftig UPS – til opvarmning af private hjem anvendes sjældent enheder med et forbrug på over 150 watt i timen.

Cirkulationspumper kan groft opdeles i to typer efter motorposition. Enheder med tør rotor har højere effektivitet, men har et højere støjniveau og lavere levetid end enheder med våd rotor.

Hvis systemets fordeling giver mulighed for naturlig bevægelse af varmemediet i kredsløbet, skal pumpen installeres via en “bypass”. I så fald kan opvarmningen ved pumpesvigt eller strømafbrydelse skiftes til gravitationscirkulation.

Vandet kan også bevæge sig gennem en ikke-fungerende pumpe, men den vil skabe stor modstand mod dens bevægelse.

Valget af en pumpemodel til et specifikt varmesystem foretages ved at bestemme driftspunktet og dets overensstemmelse med de krævede værdier for varmemediestrømmen (+).

Problemet med pumpestop er især relevant ved brug af ovn- eller pejsevarme. I dette tilfælde vil ovnen fortsætte med at opvarme varmeveksleren, og det er muligt, at vandet koger i den, hvilket kan medføre en langvarig nedetid for hele systemet.

Det er bedre at udføre montering af pumpen på returrøret, fordi den lavere vandtemperatur vil forlænge dens levetid. Hvis det ikke er muligt at installere pumpen et andet sted end på røret, der kommer ud af kedlen, skal man bruge en pumpe med keramiske tætninger.

Selvom de kan modstå temperaturer op til 110°C, kan de stadig få problemer med funktionen, når systemet koger over.

Ved at montere pumpen i kredsløbet via en bypass kan man opnå ikke kun normale driftsforhold efter princippet for naturlig cirkulation, men også muligheden for at fjerne pumpen uden at tømme vandet

Nyttig information om valg af cirkulationspumper til varmesystemet findes i artiklerne:

1. Valg af cirkulationspumpe: opbygning, typer og regler for valg af pumpe til opvarmning
2. Cirkulationspumpe til varme: top ti bedste modeller og råd til købere

Finurligheder ved valg af kedler og ovne

Brug af elektriske og gasfyrede kedler samt ovne med lang brændetid som varmegenerator er attraktivt set ud fra enkelheden i at kontrollere varmetilførslen gennem varmeveksleren.

Brug af fastbrændselsovne, især hjemmelavede konstruktioner, kan medføre utilstrækkelig eller overdreven varmeafgivelse. Deres anvendelse er dog ofte berettiget ud fra brændstoffets billighed og tilgængelighed.

Der findes nu mange modeller af elektriske og gasfyrede kedler med integreret pumpe. På den ene side er det indbyggede cirkulationssystem tilpasset kedlens effekt, og man slipper for at købe og installere en separat pumpe. På den anden side, hvis den indbyggede pumpe går i stykker, er den ikke så let at reparere eller udskifte som en separat.

En elkedel med integreret pumpe er en komplet og kompakt løsning til at indgå i et kredsløb med tvungen cirkulation

Kravene til kedlen ved brug af tvungen cirkulation er de samme som ved naturlig cirkulation:

• Beregning af kedlens effekt – værdien skal opfylde husets varmebehov under de strengeste forhold for det pågældende område. Det er ønskeligt at have en lille effektreserve (10-20%) på grund af mulige force majeure-situationer, der kan opstå i varmesystemet.
• Forebyggelse af kogning af varmebæreren i varmeveksleren. Dette krav er lettere at opfylde ved brug af kombinationen “ovn – pumpe” end ved gravitationsmodellen for væskebevægelse.

Til at forhindre kogning af vandet i kedlens varmeveksler er det tilstrækkeligt at indstille en effektregulering afhængigt af temperaturen på den udstrømmende væske. Denne metode virker ved enhver form for cirkulation.

Styreenheden for fastbrændselskedlens drift inkluderer en funktion til at starte pumpen, når kritiske temperaturer nås ved udgangen af varmeveksleren

Ved naturlig cirkulation i ovne er det ikke muligt at forhindre kølemidlet i at koge, hvis der fyldes for meget brændstof på. Den eneste mulighed med en pumpe er at øge mængden af væske, der pumpes gennem varmeveksleren.

Desuden kan et sådant nødforebyggende system gøres automatisk ved hjælp af en termostat og en pumpehastighedsregulator.

Installation og test af vandkredsløbet

Ved et varmesystem med tvungen cirkulation vil vandhastigheden være højere end i en gravitationsmodel. Derfor kan man bruge en mindre rørdiameter med samme opvarmningsparametre for bygningen. Dette gør vandopvarmningen billigere med hensyn til udgifter til rør, fittings og armatur.

Desuden er det lettere at skjule kredsløbselementer med mindre diameter i tekniske nicher eller integrere dem i rummets indretning.

Sammenlignet med naturlig cirkulation vil væskekolonnens hydrostatiske tryk blive øget af strømningens forøgede hydrodynamiske tryk. Derfor er det nødvendigt at følge visse regler for at undgå dannelse af lækager eller endnu værre, systembrud.

Ved overgang fra gravitationscirkulation til tvungen cirkulation skal alle, selv mindre lækager i kredsløbet elimineres. Når trykket stiger, vil lækagehastigheden øges, hvilket ud over problemet i rummet vil medføre en reduktion af kølemiddelmængden og overdreven luftning (luftmætning).

Før fyringssæsonen begynder, skal der udføres hydrauliske tryktest af kredsløbets styrke med det maksimalt anvendte eller endda lidt højere tryk. Dette vil gøre det muligt at opdage problemer og eliminere dem, inden kulden sætter ind, når en længere nedlukning af varmen til reparation er uønsket.

Lækage fra radiatorer kan forekomme på de mest uventede steder, og reparation vil tage lang tid, så det er bedre at kontrollere systemets integritet på forhånd.

Da hastigheden af varmebæreren vil være større end 0,25 m/s, er det ifølge SNiP 41-01-2003 ikke nødvendigt at holde en konstant hældning på rørene for at fjerne luft fra kredsen. Derfor er installation af rør og radiatorer ved tvungen cirkulation lidt enklere end ved gravitationssystemet.

Opvarmningsmuligheder med tvungen cirkulation

Anvendelse af tvungen cirkulation gør det muligt at afvige fra princippet om at designe fordelingen med obligatorisk hensyntagen til forskellen i hydrostatisk tryk, som er nødvendig for funktion i gravitationssystemet.

Dette tilføjer variation i modelleringen af vandkredsens geometri og giver mulighed for at bruge løsninger som samleopvarmning eller gulvvarme med stor areal.

Anvendelse af øvre og nedre distribution

Ethvert opvarmningssystem kan betinget klassificeres som øvre eller nedre fordeling. Ved øvre fordeling stiger varmt vand op over varmeapparaterne og opvarmer derefter radiatorerne, når det løber ned. Ved nedre fordeling tilføres varmt vand fra neden. Hver mulighed har sine fordele.

Øvre fordeling anvendes også ved naturlig cirkulation. Derfor gør opvarmningskredsløb af denne type det muligt at bruge begge typer cirkulation. For det første giver det et valg, og for det andet øger det systemets pålidelighed.

I tilfælde af strømsvigt eller pumpefejl vil vandets bevægelse i kredsen fortsætte, om end med lavere hastighed.

Godt tryk gør det muligt at vælge mellem øvre og nedre fordeling, under hensyntagen til bekvemmeligheden ved at føre rør, der leverer varmebæreren til radiatorerne (+)

Ved brug af nedre fordeling er den samlede rørlængde mindre, hvilket reducerer omkostningerne ved at opbygge systemet. Desuden er der ikke behov for at føre stigrør på øverste etage, hvilket er godt set fra et designperspektiv. Det nederste varme vand tilførselsrør lægges enten i kælderen eller på gulvniveau i stueetagen.

Varianter af enkeltrørs tilslutningsskemaer

Enkeltrørssystemet bruger det samme rør til at føre varmt vand til radiatorerne og returnere koldt vand til varmekedlen. Med denne fordeling reduceres længden af de anvendte rør næsten til det halve, og antallet af fittings og afspærringsventiler mindskes.

Dog opvarmes radiatorerne sekventielt, så når man beregner antallet af sektioner, skal man tage højde for den gradvise fald i temperaturen på den tilførte varmebærer.

Sekventiel tilslutning af radiatorer ved hjælp af et enkelt rør til at levere varmebæreren anvendes ofte i moderne huse for at minimere materialeomkostninger og forenkle installationsarbejdet

Enrørs systemer kan implementeres i både vandret og lodret variant. Ved tvungen cirkulation, hvis der anvendes lodrette stigrør, kan varmt vand tilføres både oppefra og nedefra.

Det hensigtsmæssige ved at bruge en bestemt variant afhænger ikke kun af bekvemmeligheden ved rørføringen, men også af det maksimalt tilladte antal radiatorer på ét stigrør i en enrørs sløjfe.

Radiatorer kan tilsluttes på to måder:

• Seriel tilslutning – varmebæreren strømmer gennem alle radiatorer. I dette tilfælde kræves et minimum af rør, men hvis en radiator skal afbrydes, må hele systemgrenen stoppes.
• Bypass tilslutning – varmebæreren kan strømme uden om radiatoren via en omgåelsesledning. Ved hjælp af ventiler kan strømmen ledes uden om radiatoren, hvilket muliggør reparation eller demontering uden at standse opvarmningen.

Enrørs systemet bruges ofte til opvarmning, men hvis der er mange radiatorer, anvendes en anden variant for at opnå jævn opvarmning.

Enrørs systemer har mange implementeringsvarianter ved tvungen cirkulation, så det er ret let at vælge en passende løsning til en bestemt rumgeometri (+)

Metoder til anvendelse af torørsvarianten

Et varmekredsdiagram, der bruger et andet rør til at lede afkølet vand tilbage til kedlen, kaldes et torørs system. Rørlængden øges, ligesom antallet af samlinger og enheder.

Systemet har dog en vigtig fordel – hver radiator tilføres varmebærer med samme temperatur. Det gør torørs varianten meget attraktiv.

Ved vandopvarmning med tvungen cirkulation bruges både vandret og lodret fordeling. Ved den lodrette variant er det muligt at anvende både top- og bundtilførsel af varmt vand.

Torørs system til tilførsel og retur af vand kombineret med diagonal tilslutning af radiatoren giver maksimal varmeafgivelse til rummet

Da temperaturen af det tilførte vand til alle radiatorer er den samme, afhænger sløjfernes geometri kun af følgende faktorer:

• materialebesparelser – minimering af rørlængde og antal samlinger;
• lette at føre varmekredsen gennem vægge og lofter;
• æstetisk appel – muligheden for at integrere varmelegemer i rummets indretning.

Afhængigt af bevægelsen af varmt og afkølet vand opdeles torørs systemer i to typer:

1. Medstrøms. Strømmen i begge rør går i samme retning. Varmebærerens cirkulationscyklus har samme længde for alle radiatorer i denne del af systemet, så opvarmningshastigheden er ens.
2. Dødvandssystem. I medstrømssystemet opvarmes radiatorer tæt på kedlen hurtigere. Men for systemer med tvungen cirkulation er dette ikke så vigtigt på grund af den høje vandhastighed i kredsløbet.

Når man vælger mellem medstrøms- og dødvandssystem, styres man af hensyn til bekvemmeligheden ved at føre returrøret. I vertikale systemer med bundfordeling fås et dødvandssystem, og med topfordeling fås et medstrømssystem.

Brug af fordelingsmanifold til varme

En anden populær måde at organisere opvarmning på i dag er oprettelse af en manifoldordning. Til en vis grad kan denne ordning kaldes en undertype af to-rørs-systemet, selvom den også anvendes i enkeltrørs-varmekredse.

Kun fordelingen af varmt varmebærer og opsamling af afkølet varmebærer sker ikke fra hovedstigeledningen, men fra særlige fordelingsenheder – manifoldere. Et sådant system fungerer stabilt kun med tvungen cirkulation.

Strålefordeling kræver i sammenligning med torørsfordeling en manifold, større samlet rørlængde, antal fittings og afspærringsventiler

Fordelingsenheden for et torørssystem er en kompleks kombination af fremløbs- og returmanifoldere, ved hjælp af hvilke en temperatur- og trykbalanceret tilførsel af varmebærer sker.

Hver gren af enheden forsyner ét varmelegeme eller en lille gruppe. Grenene er normalt placeret under gulvet; hver etage i en fleretages bygning betjenes af en manifold installeret i midten.

På trods af de åbenlyse fordele ved denne opvarmningsorganisering har manifoldssystemet to væsentlige ulemper:

• største rørledningslængde, derfor kræver denne variant af vandkredsorganisering betydelige økonomiske investeringer;
• kompleksitet ved at ændre kredsløbet – rørene er normalt placeret under gulvet eller i væggene, så hvis der tilføjes varmeapparater, vil det være meget svært at foretage justeringer.

Alle manifoldere monteres normalt i et specielt skab, da afspærringsventilerne er placeret samme sted og skal være tilgængelige. At placere hanerne på ét sted er meget praktisk.

Hvis der er behov for at tænde eller slukke for radiatorer eller ved en uforudset situation, er det tilstrækkeligt at have adgang til skabet, og der er ikke behov for at besøge alle rum.

Fordelingskollektorer kan have en simpel struktur bestående af to fordelingskamme og et minimum af afspærringsventiler. Komplekse enheder kan også omfatte automatiske termostater, elektroniske ventiler, blandere, automatiske luftudladningsenheder, sensorer og kontrolblokke, en ventil til vandafløb og en separat cirkulationspumpe.

Disse systemer kan regulere temperaturen i huset mest præcist, men kræver en god forståelse af grundprincipperne og nuancerne ved vandbåren varme.

Opvarmning med gulvvarme

En af de mest komfortable opvarmningsmetoder anses for at være installation af gulvvarme. Det skal bemærkes, at montering af denne opvarmningsmulighed i stuer, brusebade, køkkener og andre rum er ret kompliceret.

Gulvvarme med vand af stor areal er kun mulig ved organisering af tvungen cirkulation, da der skal skabes tryk i det lange system af smalle rør.

Tryk er nødvendigt for at overvinde modstanden fra de smalle rør med mange bøjninger. Desuden skal der opnås et tryk, der gør det muligt at fjerne luft fra gulvvarmeslangerne, som er placeret vandret.

Der findes et stort antal kombinationer af rørlægning:

• til små rum anvendes ordninger med én indgang for varmt vand og én udgang for afkølet vand;
• til store rum organiseres mere komplekse gulvvarmesystemer med brug af fordelingskollektor.

Ofte installeres separate cirkulationspumper til dele af gulvvarmekredsen.

Brug af kollektor er berettiget til store gulvvarmearealer, når beregninger viser, at ét rør måske ikke kan klare opvarmningen

Konklusioner og nyttig video om emnet

Detaljeret beskrivelse af et to-rørs og ret komplekst varmesystem i et to-etagers hus:

Lukket system til et tre-etagers hus baseret på en gaskedel:

Brugen af pumper ved vandbåren opvarmning af rum letter betydeligt designet af kredsløbet og gør mulige varianter, som ikke er tilgængelige for gravitationsmodellen. Korrekt valg af udstyr vil løse spørgsmålet om boligopvarmning og gøre denne proces bekvem og enkel.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om organisering af varmesystem med tvungen cirkulation? Efterlad venligst kommentarer til publikationen og deltag i diskussionerne. Kontaktformularen findes i det nederste felt.