Что такое байпас, можно объяснить довольно просто, — это отрезок трубопровода системы водоснабжения или отопления, устанавливаемый в ключевых местах контура. Таким простым инженерным решением облегчается ремонт и обслуживание трубопроводной арматуры, насосов, повышается экономичность работы и качество обогрева помещений. При помощи байпаса можно отключить рабочий элемент системы, вернее, пустить в обход него поток теплоносителя.
Устройство байпаса
Байпас еще называют байпасным обводом, то есть, трубопроводом для перенаправления потока рабочей среды в обход определенной точки отопительной системы, где находится радиатор отопления, насос, разветвление и т.п. Обводная труба одним концом подсоединяется к входящей трубе контура, другим — к отводящей. Перед входом байпаса на участке до элемента системы монтируется запорная арматура: кран, вентиль, задвижка. Поток носителя перекрывается или полностью, или выполняется регулировка количества его поступления на прибор.
Обходные трубы сначала применяли с целью проведения ремонтов или обслуживания трубопроводных магистралей без полной остановки функционирования. В последствии это простое решение стало обязательным условием при монтаже однотрубных систем и стало называться байпасом. В двухтрубных контурах в устройстве совсем нет потребности.
Какие бывают виды байпасов
Запорную арматуру устанавливают не только после входного или перед выходным отверстием обвода, но и на нем. Относительно этой особенности, а также в зависимости от типа запорных механизмов, обходы разделяют на три вида:
- С механическим (ручным) управлением.
- Статичные (нерегулируемые).
- Автоматические.
Каждой разновидности свойственны свои конструкционные особенности, а также способы использования.
В вертикальных схемах разводки труб конструкции байпасов состоят из подсоединенных патрубков с тройниками, распределяющими потоки по нескольким отопительным радиаторам.
Нерегулируемый байпас
Если на обводной трубе или перед входной трубой отопительного прибора нет никаких элементов запорной арматуры, то такой байпас — неуправляемый. В таких случаях конструкция трубопровода сделана по упрощенной схеме, но предусматривающей установку в будущем дополнительных приборов отопления. После их установки уже будут задействованы байпасы. Когда проектируются новые трубопроводные системы, то подразумевается отсутствие регулирующей запорной арматуры, и расчеты производятся только с условием свободного перемещения рабочей среды без гидравлических сил.
При дальнейшей эксплуатации вносятся корректировки в расчеты. В зависимости от предназначения того или иного участка, на схемах статичных обводов устанавливают допустимые значения гидравлических давлений. В соответствии с расчетными данными подбирается оборудование с требуемыми характеристиками.
Проходное сечение обходной вертикальной трубы всегда меньше внутреннего диаметра основных магистральных разветвлений. Это необходимо для того, чтобы свободный поток теплоносителя под действием тяжести не уходил целиком в ближе расположенную обводную трубу. Если диаметры будут одинаковы, тогда большая часть рабочей среды по обходной трубе не будет доходить до отопительного прибора, а будет циркулировать перед ним.
Другие физические законы используются в горизонтальных разводках отопительных систем. Здесь расчеты делаются на стремлении горячей среды из-за меньшего удельного веса подниматься вверх. Диаметры обводных контуров в нижних разводках должны быть такие, как и сечения основных магистральных труб, а диаметры отводов к отопительным приборам — меньше. Так в регулируемых элементах системы напор увеличивается, теплоноситель распределяется по контуру более равномерно.
Байпас с ручным регулированием
Ручное управление потоком по обходной трубе осуществляется шаровыми кранами. Применяется именно такая конструкция запорного механизма, так как в открытом проходном отверстии крана не создается никаких помех, влияющих даже на незначительные флуктуации гидравлического давления. Дополнительное гидравлическое сопротивление негативно влияет на точность регулировки температурного режима. При полностью закрытом кране весь теплоноситель проходит через обвод. Это называется основным путем хода рабочей среды по системе.
На заметку: поверхностям шаровых механизмов кранов, если они не используются длительное время, свойственно прикипать одна к другой, поэтому краны нужно периодически проворачивать, даже без необходимости.
Байпасы с кранами ручной регулировки делают, как правило, в индивидуальных отопительных системах частных домов. Если запорные устройства будут установлены на обводных перемычках в многоэтажных жилых домах, то возникает риск неосторожного перекрытия поступления воды соседним потребителям. Регулируемые вручную — также применяются для обвязки гидравлических насосов в однотрубных отопительных системах.
Автоматический байпас
Обводные трубы с автоматической трубопроводной арматурой применяют для обвязки гидравлических насосов со свободным перемещением рабочей среды без перекачивающих агрегатов. В них нагнетающие насосы могут быть установлены в качестве ускорителя потока в многоэтажных зданиях для уменьшения теплопотери и увеличения КПД для более равномерного прогрева помещений.
При автоматическом управлении потоками их перенаправление происходит в зависимости от установленных температурных значений носителя без участия человеческого фактора. При работающем насосе вода проходит только через него, в это время электрический обвод перекрыт. Если насос перестает работать (при отсутствии электричества или вследствие неисправности), тогда рабочая среда проходит по обходной трубе. Поток частично или полностью перекрывают обездвиженные лопасти агрегата.
Байпасы с автоматическим управлением подразделяются на два типа:
- Клапанные;
- Инжекционные.
В автоматических байпасах с клапанным распределением носителя шаровые краны врезают в обходные трубы. Так удается уменьшать гидравлическое сопротивление, чтобы обеспечить максимально свободное перемещение рабочей среды самотеком.
Работающий насос повышает давление, вследствие чего увеличивается и скорость перемещения теплоносителя, который не успев остыть устремляется обратно в магистраль. Далее, с минимальными потерями температуры, он беспрепятственно перемещается по контуру для заполнения других отопительных элементов. Чтобы не допустить обратного тока жидкости, применяются обратные клапаны.
В механизме обратного клапана есть стальной шарик, который при обратном движении рабочей среды плотно прижат в седле регулирующего устройства, а при прямом ее движении оставляет проходное отверстие открытым.
Включенный насос создает давление, и теплоноситель поджимает шарик к седлу, перекрывая прямую линию. Если насос выключается, то рабочая среда начинает проходить через обводные трубы. Следует учитывать, что клапанные обводы чувствительны к загрязнениям носителя (окалинам, ржавчине, хлопьям накипи), поэтому в них необходимо использовать фильтры. В числе трубопроводной арматуры есть специальные врезные отстойники со сменными фильтрующими элементами и сливными кранами.
Инжекционные байпасы функционируют по схеме действия гидроэлеватора. В трубу главной магистрали врезают насосный узел таким образом, чтобы входная и выходная труба байпаса имели продолжение внутри основной трубы водопроводной магистрали.
Давление от включенного насоса проталкивает часть жидкости в диффузор входной трубы, таким образом ускоряется ее циркуляция через агрегат. На выходном патрубке внутренний диаметр сужается, образуя своеобразное сопло, из которого теплоноситель с ускорением возвращается в главную трубу. С напорной струей увлекается остальная рабочая среда; ей передается кинетическая энергия напора. Ускоряется весь поток в основной линии, и вода в магистрали продолжает движение, но уже с ускорением. Обратные токи в таких случаях не исключаются. При выключенном насосе рабочая среда движется через обвод непринудительно.
В тепломагистралях с инжекционными байпасами импульс перемещению жидкости передается от энергии напора. Здесь также запорное оборудование требует поддержания чистоты рабочей среды при помощи фильтров.
Назначение байпасных участков
В обводных трубопроводах сохраняется циркуляция теплоносителя в случаях выхода из строя насосного агрегата, или во время отсутствия электроснабжения. Любой отопительный элемент, находящийся под управлением байпасом, можно отключить или вовсе отсоединить от общей магистрали, направив поток по обходной трубе путем закрытия кранов на входном и выходном патрубках. Таким образом при плановом обслуживании отопительной системы, нет необходимости ее отключать и полностью сливать жидкость.
В индивидуальных отопительных системах частных домов обводы используются для:
- врезки дополнительных радиаторов
- обвязки циркуляционных насосов
- при обустройстве теплых полов для подсоединения распределительного коллектора
- создания малого контура в системе отопления твердотопливным котлом.
При обвязке циркуляционного насоса обвод выполняет функцию основного трубопровода. Поэтому именно в обходную трубу врезают запорную арматуру, а не на входных или выходных патрубках. Только таким способом монтажа можно исключить рециркуляцию носителя.
Обводы для радиаторов отопления
Обходные трубы применяют исключительно в однотрубных системах, так как в коллекторных разводках и двухтрубных системах радиаторные батареи подсоединяются к подающей магистрали параллельно, и на них теплоноситель поступает с одинаковой температурой. На работоспособность всей системы не будет влиять нарушение функционала какого-либо одного отопительного контура, если установлены отсекающие краны.
В последовательно подключенных радиаторных батареях в однотрубной системе вода быстрее охлаждается в процессе прохождения по всем контурам. На выходе она будет тем холоднее, чем больше теплоотдача радиатора. Но, если в однотрубной системе байпасов нет, тогда ближние к основной магистрали батареи будут принимать максимум тепла (будут чрезмерно горячими), а последние — лишь слегка нагретыми. Соединенные перемычкой обратная и подающая трубы разделяют на две части поток рабочей среды, один из которых отдает тепло в помещение, а второй, сохраняя температуру, поступает через обходную трубу к следующей батарее. С байпасами вся цепь радиаторов будет работать равномерно с одинаковой температурой как на ближнем к основной магистрали отопительном приборе, так и на дальнем.
Байпас в обвязке насоса
Подключение циркуляционных насосов в байпасы целесообразно в системах с самотечным перемещением рабочей среды. В схеме предусматривается разгонный коллектор, используются определенные диаметры труб, соблюдаются углы наклона. Благодаря насосам, повышается эффективность работы при отоплении домов в северных регионах, где температура окружающей среды может опускаться ниже 30°С. Однако здесь следует учитывать то обстоятельство, что принудительных системах отопления эффективность обогрева будет сведена практически к нулю, если насос выйдет из строя или отключат централизованную подачу электроэнергии. Чтобы исключить таких случаях проблему с отоплением, лучше сразу позаботиться об автономной системе энергообеспечения, а сами насосы устанавливать не на байпасах, а на основной магистрали.
Подключенный насос на обводе предотвращает противоток теплоносителя и его перемещение по замкнутому кругу, поддерживая таким образом его высокую температуру. Но даже при наличии в обводе насоса, в него необходимо врезать обратный клапан, который также предотвратит конвекционное реверсное перемещение рабочей среды. В инжекционном, обратное движение теплоносителя исключается.
Гидравлический насос можно установить на байпас самостоятельно, но в продаже есть и готовые насосные узлы. Разводка труб делается так, как позволяет свободное место.
Байпас в разводке систем теплых полов
Байпас в системе теплого пола, это часть его смесительного узла. Обводная труба работает постоянно, благодаря чему обеспечивается правильное функционирование теплого пола.
Если в подающей трубе температура теплоносителя достигает 80°С, то через байпас на контур пола вода подается уже с рабочей температурой 40-45°С. Чтобы теплоноситель для пола подготавливался правильно, в смесительном узле применяется трехходовый клапан, пропускающий строго нужное количество нагретой воды. Оставшийся теплоноситель проходит через байпас, смешивается с остывшей водой из коллектора и направляется по магистральной трубе к котлу.
Функция трехходового клапана — дозировано пропускать рабочую среду для нагрева, а избыток возвращать по байпасу в магистраль.
Байпас в отопительной системе с твердотопливным котлом
В такой обвязке байпас исполняет ключевую роль — формирует малый контур перемещения рабочей среды. Одной стороной обвод подсоединяется к подающей трубе, другой — к трехходовому клапану на обратном патрубке. Вода, возвращающаяся от теплоотдающего контура, смешивается в клапане с горячей водой из байпаса. Поэтому к котлу поступает жидкость с температурой около 50°С.
К твердотопливному котлу такую обвязку делать необходимо, так как от холодной воды на его стенках будет образовываться конденсат, что чревато быстрой коррозией и преждевременным выходом котла из строя.
Заключение
Как видим, простой отрезок трубы может исполнять ключевую роль в эффективности систем тепло обеспечения. Байпас распределяет поток рабочей среды так, чтобы обеспечить должную температуру теплоносителя на все радиаторные батареи независимо от их расположения относительно основной магистрали. При помощи обводных труб можно обслуживать отопительные контуры и ремонтировать их нагревательные элементы без необходимости остановки работы всей системы.