Schémata zapojení topného čerpadla: možnosti montáže a podrobný návod

Rovnoměrné rozložení tepla v domě s autonomním topným systémem je dáno použitým modelem čerpacího zařízení. Díky tomuto zařízení je zajištěn nucený pohyb teplého média potrubím a radiátory.

Aby bylo možné určit, jaké schéma zapojení topného čerpadla bude optimální pro vlastní realizaci, je třeba zvážit mnoho detailů. V tomto článku podrobně probereme možná schémata zapojení a podrobně rozebereme pravidla připojení.

A také věnujeme pozornost nuancím výběru místa pro instalaci, přičemž materiál doplníme tematickými fotografiemi a schématy.

Výhody a nevýhody použití topného čerpadla

Ještě před několika desítkami let byly v soukromém sektoru domy vybaveny samotížným vytápěním. Jako zdroj tepla se používala kamna na dřevo nebo plynový kotel. Pro rozměrná oběhová zařízení zbývala jen jedna oblast použití – sítě centrálního vytápění.

Dnes však výrobci topných zařízení nabízejí méně rozměrné jednotky s následujícími výhodami:

1. Zvýšila se rychlost pohybu teplonosného média. Teplo vyrobené kotlem se dostává do radiátorů poměrně rychle. Díky tomu se výrazně zrychlil proces vytápění místností.
2. Čím větší je rychlost pohybu, tím vyšší je průchodnost potrubí. To znamená, že stejný objem tepla může být dodán do místností potrubím s menším průměrem.
3. Schémata vodního vytápění prošla významnými změnami. Potrubí může být položeno s velmi malým spádem. Také složitost a délka vedení může být libovolná. Hlavním pravidlem je racionální výběr topného čerpadla na základě požadovaného výkonu.
4. Pomocí domácího oběhového zařízení se stalo možné uspořádání podlahového vytápění v domě, stejně jako efektivní topný systém uzavřeného typu.
5. Objevila se možnost skrýt celé topné potrubí procházející místnostmi, což ne vždy dobře ladí s designem místnosti. Poměrně časté jsou varianty pokládání trubek za podhledy, do zdí nebo pod podlahové krytiny.

K nevýhodám čerpadlových systémů patří závislost fungování na dodávce elektřiny a její spotřeba čerpacím zařízením během topné sezóny.

Přední firma Grundfos, která se zabývá vývojem topného zařízení, uvedla inovativní modely oběhových čerpadel Alpfa2, která dokáží měnit výkon podle potřeb topného systému, což umožňuje úsporu elektrické energie.

Proto pokud je oblast často bez elektrického napájení, je vhodné instalovat zařízení pro nepřerušované napájení elektřinou. Druhý nedostatek není kritický a lze jej odstranit správným výběrem výkonu a modelu cirkulačního čerpadla.

Výběr místa zařízení pro napojení do systému

Instalace cirkulačního čerpadla se předpokládá v úseku bezprostředně za generátorem tepla, před první větví. Nezáleží na zvoleném potrubí – může to být jak přívodní, tak zpětná větev.

Kde lze čerpadlo umístit?

Moderní modely domácích topných jednotek vyrobených z kvalitních materiálů vydrží teplotu maximálně 100 °C. Nicméně většina systémů není dimenzována na vyšší ohřev topného média.

Teplota topného média v síti osobního vytápění málokdy dosahuje i 70 °C. Kotel také neohřívá vodu nad 90 stupňů.

Stejně účinný bude jeho provoz jak na přívodní, tak na zpětné větvi.

A proč:

1. Hustota vody při ohřevu na 50 °C je 987 kg/m³, a při 70 stupních – 977,9 kg/m³;
2. Topné zařízení je schopno vytvářet hydrostatický tlak 4-6 m vodního sloupce a přečerpat téměř 1 tunu topného média za hodinu.

Z toho lze učinit závěr: nepatrný rozdíl 9 kg/m³ mezi statickým tlakem pohybujícího se topného média a zpátečkou neovlivňuje kvalitu vytápění místností.

Existují výjimky z pravidel?

Výjimkou mohou být levné kotle na tuhá paliva – s přímým typem spalování. V jejich konstrukci není zahrnuta automatika, takže při přehřátí začne topné médium vařit.

Instalace kolektorového rozvodu v topném systému používajícím kotel na tuhá paliva je považována za nejúčinnější. Nicméně tento typ vytápění rodinného domu patří k nejnáročnějším na provedení.

Problémy začínají vznikat v případě, že elektrické čerpadlo instalované v přívodním potrubí začne být plněno horkou vodou s párou.

Teplonosné médium proniká skrz těleso s oběžným kolem a dochází k následujícímu:

1. V důsledku působení plynů na oběžné kolo čerpacího zařízení dochází ke snížení účinnosti agregátu. Tím se výrazně snižuje součinitel rychlosti cirkulace teplonosného média.
2. Do expanzní nádoby umístěné poblíž sacího hrdla přitéká nedostatečné množství studené kapaliny. Přehřívání mechanismu se zvyšuje a tvoří se ještě více páry.
3. Velké množství páry po vniknutí do oběžného kola zcela zastaví pohyb teplé vody v hlavním potrubí. V důsledku nárůstu tlaku dojde k aktivaci pojistného ventilu. Pára je vypouštěna přímo do kotelny. Vzniká havarijní situace.
4. Pokud v tomto okamžiku neuhasíte dřevo, ventil nezvládne zatížení a dojde k výbuchu.

V praxi od počátečního okamžiku přehřátí do aktivace pojistného ventilu neuplyne více než 5 minut. Pokud namontujete oběhové čerpadlo na zpětné potrubí, prodlouží se doba, za kterou pára vstoupí do zařízení, na 30 minut. Tato doba bude dostatečná pro odstranění dodávky tepla.

U levných tepelných generátorů vyrobených z kovu nízké kvality odpovídá aktivační tlak pojistného ventilu 2 Bar. U kvalitních kotlů na tuhá paliva je tato hodnota 3 Bar.

Z toho lze vyvodit, že je neúčelné a dokonce nebezpečné instalovat oběhové zařízení na přívodní potrubí. Čerpadla pro kotle na tuhá paliva je nejlepší montovat do zpětného potrubí. Tento požadavek se však netýká automatizovaných systémů.

Vytápění se skupinou samostatných potrubí

Pokud je otopná soustava rozdělena na dvě samostatné větve, které vytápějí pravou a levou stranu domu nebo několik pater, bude praktičtější instalovat pro každou větev samostatné čerpadlo.

Při montáži samostatného zařízení pro topnou větev druhého patra vzniká možnost úspor regulací požadovaného režimu provozu. Vzhledem k tomu, že teplo má vlastnost stoupat vzhůru, bude ve druhém patře vždy tepleji. To umožní snížit rychlost cirkulace teplonosného média.

Napojení čerpadla se provádí obdobně – na úseku nacházejícím se bezprostředně za tepelným generátorem před první odbočkou v tomto topném okruhu. Obvykle při montáži dvou agregátů v dvoupatrovém domě bude spotřeba paliva na obsluhu horního patra výrazně nižší.

Schémata pro různé typy systémů

Nejprve je nutné určit místo napojení oběhového zařízení. Pomocí něj dochází k aktivnímu pohybu kapaliny – proud prochází kotlem a je nuceně směrován k otopným tělesům.

Pro umístění domácího čerpadla je nutné určit nejvhodnější místo, aby bylo snadno přístupné pro údržbu. Na přívodním potrubí se instaluje za bezpečnostním blokem a uzavíracími armaturami kotle.

Aby bylo možné provádět údržbu a kontrolu funkčnosti zařízení, je nutné instalovat uzavírací kohouty. Tímto způsobem lze kterýkoli prvek topného systému demontovat bez úplného rozebrání hlavního potrubí.

Na vratném potrubí se čerpadlo instaluje za expanzní nádobou před tepelným generátorem.

Kvůli přítomnosti různých mechanických nečistot ve vodě, například písku, mohou nastat problémy v činnosti čerpacího mechanismu. Částice přispívají k zablokování oběžného kola, v horším případě k zastavení motoru. Proto je nutné těsně před agregátem umístit síťový filtr na nečistoty.

Schéma zapojení kotle na tuhá paliva je založeno na dvou důležitých prvcích, které umožňují jeho efektivní fungování v topném systému rodinného domu. Patří k nim: bezpečnostní skupina a směšovací uzel na základě třícestného směšovacího ventilu.

Samostatně je třeba zmínit otázku topného systému otevřeného typu. Je schopen pracovat ve dvou režimech – s nuceným a samospádovým oběhem topného média.

Druhá možnost je vhodnější pro oblasti s častými výpadky proudu. Je to výrazně úspornější než pořízení záložního zdroje nebo generátoru. V tomto případě je nutné instalovat agregát s uzavíracími armaturami na bypassu a do přímého potrubí provést zaústění kohoutu.

V obchodech lze najít hotové sestavy s bypassem. Na místě průtokového kohoutu je na nich umístěn zpětný pružinový ventil. Toto řešení se nedoporučuje používat – ventil vytváří odporovou sílu 0,1 Bar, což je považováno za velkou hodnotu pro samospádový oběhový systém.

Lepší je místo něj použít klapkový ventil. Jeho instalace se však provádí výhradně vodorovně.

Čerpadlo a kotel na tuhá paliva

Připojení čerpadla k systému s agregátem na tuhá paliva se provádí na vratném potrubí. V tomto případě se používá zapojení čerpacího zařízení do okruhu kotle s bypassem a třícestným směšovacím ventilem. Doplňkově může být ventil vybaven servopohonem a nástěnným teplotním čidlem.

Schéma zapojení kotle na tuhá paliva je založeno na dvou důležitých prvcích, které umožňují jeho efektivní fungování v topném systému rodinného domu. Patří k nim: bezpečnostní skupina a směšovací uzel na základě třícestného směšovacího ventilu.

Vzhledem k tomu, že maximální výkon topného zařízení je využíván naplno pouze v chladném období, je možné provést instalaci tepelného akumulátoru (TA). Ten je schopen pohlcovat přebytečné teplo a poté na požádání předávat ho topnému okruhu.

Tento akumulátor má tvar nádrže a je obložen tepelně izolačním materiálem. Na jedné straně zařízení jsou umístěny dvě hrdla určená pro jeho připojení a na druhé straně dvě pro připojení k okruhu radiátorů.

Tepelný akumulátor má dva okruhy: malý a velký. První získává energii z kotle, druhý předává podle potřeby teplonosnou látku topnému systému.

Během průtoku kapaliny kotlem, který pracuje na maximum, se teplonosná látka v tepelném akumulátoru postupně ohřeje na 90–110 stupňů. Ve velkém okruhu je nutné instalovat další cirkulační zařízení.

V závislosti na míře ochlazení kapaliny v topném systému bude přes ventil přicházet potřebné množství tepla z akumulačního zařízení.

Schéma montáže čerpadla

Pro plnění svých funkcí musí být domácí cirkulační zařízení, bez ohledu na výrobce, správně nainstalováno na potrubí nebo uzavírací a regulační armatury.

Upevnění se provádí pomocí převlečných matic. Tento způsob upevnění umožní v případě potřeby zařízení sejmout, například pro kontrolu nebo provedení opravy.

Při výběru modelu oběhového čerpadla je nutné věnovat pozornost jeho schopnosti fungovat v různých polohách. Vertikální umístění zařízení snižuje jeho výkon až o 30 %.

Správně provedená instalace všech prvků topného systému zajišťuje rovnoměrné vytápění celého potrubí.

Během montáže oběhového čerpadla je nutné dodržovat následující pravidla:

1. Je povoleno instalovat zařízení na libovolné úseky potrubí. Potrubí může být umístěno vodorovně, svisle nebo nakloněno. Nicméně osa rotoru musí být ve vodorovné poloze. Proto není možná instalace „hlavou dolů“ nebo naopak nahoru.
2. Je třeba pečlivě dbát na umístění plastové krabičky, kde jsou umístěny napájecí kontakty – budou na povrchu krytu. V opačném případě by mohly být při havárii zatopeny vodou. K tomu bude nutné odšroubovat upevňovací šrouby na plášti a otočit jej do požadovaného směru.
3. Dodržujte směr proudění. Je označen šipkou na těle přístroje.

Celou svou vahou tlačí čerpadlo na těleso kulových kohoutů umístěných v blízkosti. To je třeba brát v úvahu při výběru armatur. Vysoce kvalitní díly jsou vybaveny pevným tělem, které se při provozu nepopraská každodenním zatížením.

Instalace dalšího vybavení

Bez ohledu na použitý typ topného okruhu, kde je zdrojem tepla jeden kotel, postačí nainstalovat jedno čerpadlo.

Pokud je však systém konstrukčně složitější, je možné použít další zařízení zajišťující nucenou cirkulaci kapaliny.

Příklad sdruženého schématu propojení kotle na tuhá paliva s elektrickým kotlem. V tomto topném systému jsou nainstalována dvě čerpadla.

Potřeba toho vzniká v následujících případech:

• při vytápění domu se podílí více než jeden kotel;
• pokud je ve schématu propojení přítomna vyrovnávací nádrž;
• topný systém se větví do několika okruhů, například obsluha nepřímého ohřívače, několik pater atd.;
• při použití hydraulického rozdělovače;
• když je délka potrubí více než 80 metrů;
• při organizaci pohybu vody v okruzích podlahového vytápění.

Pro správné propojení několika kotlů fungujících na různá paliva je nutné nainstalovat záložní čerpadla.

Pro schéma s tepelné akumulátorem je také nutná montáž dalšího oběhového čerpadla. V tomto případě se hlavní vedení skládá ze dvou okruhů – topného a kotlového.

Vyrovnávací nádrž rozděluje systém na dva okruhy, i když v praxi jich může být i více.

Složitější schéma vytápění se realizuje ve velkých domech o 2-3 patrech. Kvůli větvení systému do několika větví se používají čerpadla pro přečerpávání teplonosné látky od 2 a více.

Zodpovídají za dodávku teplonosné látky do každého patra k různým topným zařízením.

Bez ohledu na počet přečerpávacích zařízení se instalují na bypass. V přechodném období může topný systém pracovat bez čerpadla, které se uzavírá pomocí kulových ventilů.

Pokud se v domě plánuje podlahové vytápění, je vhodné nainstalovat dvě oběhová čerpadla.

Souhrnně čerpací a směšovací jednotka zodpovídá za přípravu teplonosné látky, tj. udržování teploty 30-40 °C.

Aby výkon hlavního čerpacího zařízení postačoval na překonání místního hydraulického odporu okruhů podlahy, délka vedení by neměla být větší než 50 m. Jinak se ohřev podlah stane nerovnoměrným, a tím pádem i vytápění místností.

V některých případech není instalace čerpacích agregátů vůbec nutná. Mnoho modelů elektrických a plynových generátorů nástěnného typu již má vestavěná oběhová zařízení.

Pravidla připojení k elektrickému napájení

Oběhové čerpadlo pracuje na elektrické napájení. Připojení je standardní. Doporučuje se vést samostatné vedení elektrického napájení s jističem ochrany proti přepětí.

Pro připojení je třeba připravit 3 vodiče – fázový, nulový a zemnící.

Lze zvolit kterýkoli z metod připojení:

• přes zařízení diferenciálního jističe;
• připojení k síti spolu s UPS;
• napájení čerpadla ze systému automatizace kotle;
• s regulací termostatem.

Mnozí si kladou otázku, proč to komplikovat, když připojení čerpadla lze provést připojením zástrčky k vodiči. Právě tak se čerpací zařízení zapojuje do běžné zásuvky.

Odborníci však tuto metodu nedoporučují kvůli riziku vzniku nepředvídaných situací: chybí zde uzemnění a pojistný jistič.

Schéma s diferenciálním jističem se používá pro tzv. mokré skupiny. Takto vybudovaný topný systém zajišťuje vysoký stupeň bezpečnosti vedení, zařízení a člověka.

První varianta není složitá na vlastní montáž. Je nutné instalovat diferenciální jistič na 8 A. Průřez vodiče se volí podle jmenovité hodnoty zařízení.

Ve standardním schématu se přívod napájení provádí k horním zdířkám – jsou označeny lichými čísly, zátěž k dolním (sudá čísla). K jističi bude připojena fáze i nulový vodič, proto jsou konektory pro druhý jmenovaný označeny písmenem N.

Pro automatizaci procesu zastavení cirkulace teplonosného média při ochlazení na určitou teplotu se používá elektrické schéma připojení čerpadla a termostatu. Druhý je namontován do přívodního potrubí.

Ve chvíli, kdy teplotní režim vody klesne na uvedenou hodnotu, přístroj rozpojí obvod elektrického napájení.

Aby termostat ve správný okamžik vypínal oběhový proces, instaluje se na kovový úsek potrubní trasy. Kvůli špatné vodivosti tepla polymery by montáž na plastovou trubku vedla k nesprávné funkci přístroje.

Nejsou žádné potíže ani s napájením přes UPS, k tomu má speciální konektory. Do nich se připojuje také tepelný generátor, když je potřeba zajistit elektřinu.

Pokud zvolíte způsob připojení čerpadla k regulačnímu panelu kotle nebo k automatice – budou zapotřebí dobré znalosti v systému elektrického napájení nebo pomoc profesionála.

Závěry a užitečné video k tématu

Pravidla instalace topného zařízení ve videu:

Video vysvětluje specifika dvoutrubkového topného systému a ukazuje různá schémata instalace zařízení:

Specifika připojení tepelného akumulátoru do topného systému ve videu:

Při znalosti všech pravidel připojení nevzniknou žádné potíže s montáží oběhového čerpadla ani s jeho připojením k domácímu elektrickému napájení.

Nejobtížnějším úkolem je zasazení přečerpávacího zařízení do ocelového potrubí. S použitím sady závitníků pro vytvoření závitu na trubkách však můžete sami provést uspořádání čerpací jednotky.

Chcete doplnit informace uvedené v článku o doporučení z vlastní zkušenosti? Nebo jste si všimli nepřesností či chyb v prostudovaném materiálu? Napište nám prosím o tom do bloku komentářů.

Nebo jste úspěšně nainstalovali čerpadlo a chcete se podělit o svůj úspěch s ostatními uživateli? Řekněte nám o tom, přidejte fotku svého čerpadla – vaše zkušenost bude užitečná mnoha čtenářům.