Отопительная система в доме: домашние системы отопления, уклон, сопротивление, самые эффективные варианты на фото и видео

Схема и принцип работы системы отопления с естественной циркуляцией

Это максимально простой, экономичный, надежный, а потому и наиболее распространенный вариант организации отопления небольших загородных коттеджей. Самопроизвольное движение теплоносителя в данных системах стимулирует гидростатический напор. Простейшая схема отопления с естественной циркуляцией не требует установки дорогостоящего оборудования, не нужны дополнительные источники энергии.

Отопительные системы с естественной циркуляцией устраивают только в малоэтажных не слишком габаритных строениях.

Из-за небольших значений циркуляционного давления радиус действия этого варианта не может превысить 30ти метров по горизонтали. Не многим нравится низкая скорость включения сети в действие.

Обратите внимание

Но в пользу выбора именно этой схемы отопления многозначительно говорят иные веские аргументы.

Система отопления с естественной циркуляцией — рациональный выбор для обустройства небольшого дома

Преимущества именно такой системы отопления ↑

Главенствующее достоинство – экономичность, как в монтаже, так и в обслуживании с эксплуатацией. Для инициации движения теплоносителя по системе не нужны электронасосы, значит, владельцам не угрожают разорительные счета от энергосбытовых компаний. Нет насосного оборудования – нет шума, вибрации, сложных поломок, дорогого ремонта.

При грамотном монтаже и соблюдении правил эксплуатации такой обогревательный контур будет безотказно работать 40 лет. Как с монтажом, так и с устранением поломок вполне сможет справиться сам хозяин.

[include id=”5″ title=”РСЯ – в записи”]

Есть еще одно значимое достоинство — тепловая устойчивость, обусловленная способностью к саморегулированию. Циклическое движение теплоносителя в отопительном контуре непрерывно повторяется за счет изменения температуры и плотности. Непрерывность самопроизвольного процесса обеспечивает равнозначную передачу тепла во всех помещениях с установленными обогревательными приборами.

Принцип действия ↑

Движение теплоносителя к обогревательным приборам и возвращение его обратно в котел стимулируют изменения плотности и массы, происходящие при понижении-повышении температуры.

То есть, нагрев воды в тепловом генераторе уменьшает ее плотность и массу, при остывании в трубах масса и плотность теплоносителя увеличивается.

Отдавшую радиаторам тепло холодную воду сменяет горячий теплоноситель на основании действия сил гравитации.

Схема возникновения циркуляционного давления

Нагретая в котле легкая вода устремляется в главный стояк, поднимается по нему, затем распределяется трубопроводной разводкой по установленным в помещениях радиаторам. Там вода остывает, отдавая тепло материалам отопительной системы, которые передают затем полученную тепловую энергию окружающей атмосфере.

Остывший, тяжелый теплоноситель оседает на дне приборов, под действием вновь поступившей из котла нагретой воды с меньшей плотностью, но увеличенным объемом он вытесняется из радиаторов.

«Отяжелевшая» часть теплоносителя возвращается в котел и вытесняет из него легкую горячую воду в трубопровод с отопительными приборами.

Этот транспортный цикл будет совершаться непрерывно, пока работает нагревательный генератор энергии — котел.

Типовая схема отопительной сети с самопроизвольной транспортировкой теплоносителя ↑

Стандартный Замкнутый отопительный контур с естественной циркуляцией включает:

  • котел, осуществляющий нагрев теплоносителя (воды), работающий на любом из видов топлива;
  • трубопровод (одинарный или двойной с обраткой);
  • радиаторы;
  • расширительный бачок.

Простейшая схема системы отопления с естественной циркуляцией

Все горизонтальные трубопроводы устанавливают с уклоном в сторону движения теплоносителя, благодаря чему холодная вода самотеком устремляется обратно в нагревательный агрегат.

Уклоны трубопроводов требуются также для отвода в расширительный бак пузырьков воздуха, возникающих при нагреве теплоносителя. Наклонные участки способствуют выходу легкого газа через расширитель в атмосферу.

Значит, расширительный бачок кроме функции приема и отдачи теплоносителя выполняет еще и работу по стабилизации давления.

Важно

Сила движения воды по отопительной системе находится в зависимости от разницы плотности, объема, веса холодного и горячего теплоносителя. На силу движения воздействует высота расположения радиаторов относительно нагревательного котла и сопротивление трубопровода. Расход гравитационного давления происходит за счет преодоления теплоносителем сопротивления трубопровода.

Если трубопровод оснащен многочисленной арматурой, дополнительными отопительными приборами и у замкнутого контура много ответвлений и поворотов, преодолеть с потерей давления придется еще и эти препятствия. Следовательно, для обеспечения оптимального давления необходимо или уменьшить количество объектов сопротивления, снижающих гравитационное давление, или увеличить диаметр труб.

Двухтрубный отопительный контур с естественной циркуляцией ↑

Данная система отопления с естественной циркуляцией называется так из-за специфики конструкции, предопределяющей наличие двух линий для движения теплоносителя. По верхней части контура транспортируется горячая вода, по нижней составляющей движется охлажденный теплоноситель.

Двухтрубная система отопления:
1. нагревательный котел; 2. расширительный бак; 3. разводящий трубопровод; 4. отопительные приборы; 5. обратка

Двухтрубный контур сооружают следующим образом:

  • От нагревательного агрегата отводится вверх основная труба, которую соединяют с расширительным баком.
  • Бак устанавливают под потолком или на утепленном чердаке.
[include id=”6″ title=”РСЯ – в записи”]
  • В нижней трети бака врезается труба верхней линии контура, по которой перемещается горячий теплоноситель. Ее соединяют с разводкой на расстоянии приблизительно одной трети от всей высоты помещения (расстояние отсчитывают от плоскости пола).
  • В бачок врезается еще и переливная труба, необходимая для отвода излишков теплоносителя в канализацию.
  • От развязки трубопровод прокладывается к обогревательным приборам.
  • Из нижней части радиаторов выводятся трубы, соединяемые в магистраль – обратку. По ней холодная вода возвращается в котел. Обратный трубопровод прокладывается параллельно верхней трубопроводной части, он проходит через все помещения, где проложены трубы для движения горячей воды.

Трубопровод для холодной воды располагается параллельно трубам для поставки нагретого теплоносителя

Организация двухтрубной системы требует точных расчетов расположения трубопроводов. Необходимо четко просчитать и досконально продумать разницу высот.

Для обеспечения рабочего уровня давления нагревательный котел устанавливают ниже уровня расположения радиаторов. Только такое положение обеспечит работу системы.

Обычно это подвал, цоколь или специально сделанное для агрегата углубление в полу.

Сооруженная по этой схеме система без затруднений справится с обогревом четырех комнат с подсобками и бытовками.

Однотрубная сеть отопления с естественной циркуляцией ↑

Максимально простой отопительный контур предопределяет прокладку трубопровода почти под потолком и вывод обратной магистрали под полом между лагами. Эту систему предпочитают из-за малочисленности оборудования и труб, которые не обязательно замуровывать в стены.

Однотрубная система отопления:
1. нагревательный агрегат; 2. бачок расширительный; 3. разводящая магистраль; 4. батареи; 5. трубопровод для обратки

Циркуляционное давление в двухтрубном обогревательном контуре, например, зависит от высоты установки нагревательных приборов: чем больше разница между уровнем воды в нагревательном агрегате и уровнем теплоносителя в радиаторах, тем больше сила. При расположении батарей и котельной установки на одном уровне двухтрубная система функционировать вообще не будет. А на работоспособность однолинейной сети вот это фактор никак не влияет.

Совет

В зависимости от использованных в организации системы отопительных приборов выбирается расширительный бак с определенным объемом. Чаще всего его вместительность составляет 25 литров. Однако заполнять его нужно всего лишь на ¾ полного объема.

Трубопровод для горячей воды, проложенный под потолком

Для пополнения воды в теплосети нужно в крышке бачка сделать отверстие или врезать специальный патрубок с краном, соединенный с водопроводной системой. Еще один патрубок с краном необходим для слива теплоносителя из всей системы в канализацию, если потребуется ремонт.

В заключении ↑

Простой практичный отопительный контур с естественным движением теплоносителя – выбор практичного владельца загородного дома, умеющего считать и знающего, что разумно экономить нужно не только в период сооружения, но и при дальнейшей многолетней эксплуатации. Конечно, с отоплением большого загородного особняка эти схемы не справятся, если не модернизировать, например, двухтрубную систему насосом. Но для малогабаритного домика лучшего выбора нет.

Источник: http://Stroy-Aqua.com/vodosnab_otopl/sxemy-i-razvodki/sistemy-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej.html

Система отопления с естественной циркуляцией

Вам нужно надежное отопление при небольших затратах на его устройство? Выбирайте отопление с естественной циркуляцией – простое, но надежное и экономичным решение для отопления дома.

Как работает система отопления на основе естественной циркуляции (самотека)?

Уклон пластиковых труб отопления

Жидкостная система теплоснабжения нуждается в обеспечении движения жидкости по трубам теплоносителя. Жидкость, нагреваясь в котле отопления, должна проходить по батареям или радиаторам, обеспечивая тепло в строении. Жидкостная теплоснабжающая система на основе самотека функционирует по такому же принципу.

Прохождение теплоносителя (воды) обеспечивается разностью ее плотности: температура окружающей среды и нагретое состояние. Попадая в котловой теплообменник, вода нагревается, и плотность ее уменьшается. В холодном состоянии плотность воды намного выше, и она вытесняет уже нагретый теплоноситель. Такое явление называется движением масс.

Принимая решение установить водяную отопительную систему на основе естественной циркуляции, желательно знать ее технические возможности и эксплуатационные особенности.

  1. Отменные показатели по надежности обеспечиваются отсутствием крыльчатки, которым оснащается циркуляционный насос (лишний фактор поломки);
  2. Отсутствие перепадов и высокого давления способствуют длительному эксплуатационному сроку функционирования отопительной системы в частном, загородном или дачном доме;
  3. Минимальная скорость поступления теплоносителя к приборам отопления;
  4. Уклон магистральных трубопроводов необходим в обязательном порядке. Это обеспечит соответствующее норме функционирование системы. Для этого магистральные трубы монтируются от котла, а для «обратки» – к котлу. Только такой порядок монтажа обеспечит оптимальный режим функционирования системы.
  5. Протяженность отопительной системы на основе естественной циркуляции не должна превышать 30 метров погонных. Это связано с тем, что больший объем остывшей воды (теплоносителя) будет снижать скорость.

Система отопления с естественной циркуляцией может устанавливаться на любые виды котлов, которые предлагают производители: от газового до твердотопливного. Но должен присутствовать в конструкции обогревательного прибора –  элемент защиты от возможности перегрева, в ситуациях обратного движения воды или при «завоздушенности».

Какой план  отопительных систем применяются для  самотека?

Утепление дома снаружи

Установка системы теплоснабжения, вне зависимости от вида циркуляции (естественная или принудительная) начинается с проектирования системы.

Особенно важно подобрать схему размещения трубных магистралей, местонахождение котла и определиться с расположением радиаторов при естественной циркуляции.

Для этого составляется план, в котором учитываются все особенности и нюансы.

В первую очередь нужно сделать анализ частного дома, в котором будет устанавливаться теплоснабжение. Для этого учитываются следующие факторы:

  •  площадь для проживания
  •  утепление стен снаружи
  •  вид котельного прибора

Только после такого анализа можно выбирать схему для отопительной системы с естественной циркуляцией. В основном это однотрубная и двухтрубная. Однотрубная система – лучший выбор для помещений небольших размеров. Двухтрубная система больше подходить для домов, которые имеют большую площадь или двухэтажные строения.

Читайте также:  Какие алюминиевые радиаторы лучше: как выбрать батареи из алюминия для отопления, производство, производители

Но при этом важно учитывать такой аспект, как длина отопительной магистрали (до 30м) и наличие поворотных элементов (минимальное). Естественная циркуляция не применяется  для трехтрубной и коллекторной  разводки магистралей, так как в таких системах присутствуют большие гидропотери, что негативным образом складывается на скорости продвижения воды.

ВАЖНО! Отопительные системы с самотеком наполняются только водным теплоносителем. Антифриз для этого не годится, так как имеет высокую плотность, которая не дает возможности получить необходимый напор в трубах.

Система в одну трубу

Однотрубное отопление

Если ваш дом не отличается большими размерами, или небольшая дача, отопительная система с самотеком – целесообразное решение. Это экономично и надежно.

Особенность такой системы – одна труба, к которой параллельно подключаются батареи и радиаторы. Но обязательно нужно учитывать, что скорость здесь прохождение теплоносителя будет проходить с высокой скоростью, так как тепло передается последовательно.

Чтобы оптимизировать тепловой режим нужно применить следующие элементы:

  •  байпас, ограничивающий поток теплоносителя, но не изменяющий эксплуатационные показатели всей отопительной системы. Применяя байпас, можно отключать батарею, но вся система будет продолжать функционировать;
  •  терморегулятор с байпасом. Терморегулятор позволяет изменять сечение в проходном патрубке батарее, регулируя ее нагрев;
  •  краником Маевского должны оснащаться батареи при однотрубной отопительной системе с самотеком. С его помощью можно удалять воздушные пробки, которые могут образовываться.

Основное достоинство однотрубной системы – минимально занимаемое место. Устанавливают систему с учетом предпочтений и возможностей: скрытый или открытый монтаж.

ВАЖНО! В однотрубной отопительной системе, которая функционирует на самотеке, котел и батареи   могут располагаться в одном уровне, что недопустимо для других вариантов.

Особенности системы из двух параллельных труб

Двухтрубная система отопления

Дома и дачи, имеющие средние размеры, а длина магистральных труб превышает 30м, применяют двухтрубную систему, которая разделяет теплоноситель – холодная и горячая «ветвь».

При устройстве двухтрубной системы следует помнить, что котел монтируется ниже, чем уровень батарей. Установка котла ниже уровня батарей будет обеспечивать достаточный напор холодной воды, чтобы создавать естественную циркуляцию в системе отопления.

При устройстве системы нужно предусмотреть наличие разгонного стояка, на котором в наивысшей точке будет прикреплен расширительный бак. И уже от него будет отходить раздаточная труба, монтируемая под наклоном.

Чтобы двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией работала с минимальной разницей температур, необходимо принять во внимание следующие факторы:

  •  местонахождение котла. Он должен устанавливаться в подвале или цокольном этаже, с обеспечением нормальной температуры, вентиляции и освещения
  •  оснастить расширительный бак контрольным патрубком для пополнения системы
  •  подпитка и слив – узлы, позволяющие контролировать процесс

Материал для двухтрубной системы выбирается в зависимости от предпочтений или финансовых возможностей.

ВАЖНО! При устройстве двухтрубной системы желательно предусмотреть   наличие запорной арматуры, чтобы можно было отключать отдельный радиатор от всей системы.

Как правильно составить схему отопления?

Котёл отопления на чердаке

Составляя схему разводки отопительной системы, которая имеет естественную циркуляцию, нужно учесть особенности проектирования и правильно выбрать, и купить комплектующие элементы

  1. Магистральные трубы. Оптимальный диаметр для магистральных труб – 32 – 40мм. Это позволит компенсировать трение теплоносителя об их внутреннюю поверхность.  Материал, который более всего отвечает этому требованию – полимеры. Трубы из полимеров идеально гладкие, что обеспечивает минимальное трение.
  2. Составляя схему разводки нужно максимально избегать поворотных элементов, увеличивающих гидравлическое сопротивление в отопительной системе.
  3. Длина разгонного стояка должна превышать высоту последнего потолка в строении, а бачок вообще устанавливается на чердаке.
  4. Необходимо подбирать «правильную» запорную арматуру, которая не будет влиять на работу всей системы отопления с естественной циркуляцией.

ВАЖНО! Что исключить изменение потока теплоносителя, обязательно нужно установить на «обратку» клапан. Особенно это важно при запуске системы с небольшой разницей температуры воды.

Почему так важен уклон?

Система теплообеспечения с принудительной циркуляцией и естественной мало отличаются друг от друга. Разводка, применяемые материалы, радиаторы отопления, все это может быть идентичным, но вот наличие уклона – обязательно!

Уклон – расположение подающего трубопровода в наклонном состоянии от разгонного стояка к радиаторам отопления. Соотношение нижней и верхней точки стояка должно быть 1 к 10, что обозначает отклонение каждого метра трубы должно составлять 1 см.

Это по отношению к подающей трубе. Для «обратки» применяется уклон в противоположную сторону. То есть, от отопительных радиаторов выполняется уклон к нагревательному прибору (котлу).

Это дает возможность создавать гравитационное воздействие на воду, проходящую по обратной магистрали.

Преимущества отопительной системы на основе естественной циркуляции

Минимальный набор оборудования для данной системы

Чаще всего, владельцы жилья выбирают отопительные системы с естественной циркуляцией по следующим причинам:

  1. Легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы.
  2. Не требуется устанавливать дополнительное оборудование, что экономит финансы домовладельца.
  3. Экономия электроэнергии. Даже если нет электропитания для котла, система будет продолжать функционировать. Такая энергонезависимость позволяет сохранить тепло в доме при морозах и отсутствии электричества.
  4. Ремонтопригодность. В случаях протечки или выхода из строя батареи домовладелец может легко устранить неполадки не вызывая специалистов.
  5. При снижении температурных показателей система саморегулируется: поток теплоносителя увеличивается.
  6. Возможность самостоятельной установки системы.

Есть ли недостатки в отопительных системах с естественной циркуляцией?

Без уклона такие трубы монтировать нельзя

Недостатки тоже присущи системе теплоснабжения, которая функционирует самотеком:

  •  ограничение по длине магистральных труб и объему помещения для отопления
  •  высокие показатели по инертности
  •  необходимость уклона
  •  желательно выполнять открытую разводку
  •  осуществление постоянного контроля уровня воды в баке расширения
  •  желательно применять магистральные трубы с увеличенного диаметра
  •  возможность замерзания при слабом потоке

Выбирайте оптимальный вариант для теплоснабжения дома, который будет вам выгоден!

Источник: http://pechiexpert.ru/otopleniye-s-estestvennoj-tsirkulyatsiej/

Система отопления с естественной циркуляцией: схема и монтаж водяного отопления частного дома своими руками

В квартирах с индивидуальным отоплением и небольших загородных домах самой распространенной считается система отопления с естественной циркуляцией.

Отопление с естественной циркуляцией включает в себя водонагревательный котел, обратный и подающий трубопроводы, нагревательные радиаторы и расширительный бачок.

Такой принцип обогрева помещений весьма практичен, сами системы могут прослужить без капитального ремонта больше 40 лет.

Они используют лишь природные законы физики и не требуют дорогостоящего оборудования или дополнительных источников энергии.

Недостатками этих вариантов отопления являются:

  1. Достаточно малый радиус действия. По горизонтали эти системы не могут быть длиннее 30м, поскольку в них очень небольшое циркуляционное давление.
  2. Большая инертность обеспечивает замедленное ее включение, что еще и обусловлено большой теплоемкостью воды и низким давлением.
  3. Повышенная вероятность замерзания воды в бачке расширения или трубах, подводящих воду к нему. Такой бачек обычно устанавливается в неотапливаемых помещениях.
  4. Увеличение затрат для приобретения труб большего диаметра.

Отопление с естественной циркуляцией включает в себя водонагревательный котел, обратный и подающий трубопроводы, нагревательные радиаторы и расширительный бачок.

Отопление с естественной циркуляцией воды – принцип работы

Подогреваемый в котле теплоноситель (вода) протекает по подающему трубопроводу, а затем по стояку в радиаторные батареи, которым отдается тепло.

После этого вода по обратным трубопроводам снова возвращается в котел, где опять происходит ее нагрев до необходимой температуры. Цикл многократно повторяется.

Водяное отопление с естественной циркуляцией требует прокладки трубопроводов по горизонтали с небольшим наклоном, обращенным в сторону протекания водного потока.

Обратите внимание

Подогретая вода, поднимаясь по стоякам из-за температурного расширения, выдавливается более холодным потоком воды, исходящим из обратки. После этого подогретая вода растекается самотеком по горизонтальным отводам, а охлажденная вода (таким же образом) поступает в котел.

Наклон труб способствует отведению воздушных пузырьков к расширительному баку, поскольку газ легче, чем вода — он устремляется вверх, а наклонные трубы помогают ему не задерживаться и поступать в расширитель, а после — в атмосферу.

Расширительный бак оставляет давление во всей системе постоянным, он служит для принятия увеличивающейся при нагревании объема воды, а после охлаждения снова отдает ее в трубопровод.

Схема отопления с естественной циркуляцией вызывает подъем воды за счет расширения при нагреве или же под воздействием гравитации.

Схема отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Циркуляция возникает за счет разности плотности нагреваемой воды, которая поднимается вверх по подающему стояку, и охлажденной воды, спускающейся по обратному стояку.

Гравитационное давление растрачивается на перенос теплоносителя, а также на преодоление сопротивления в трубопроводной сети. Эти сопротивления вызываются особым трением водного потока о стенки труб, а также присутствием в самой системе местных сопротивлений.

К таким местным сопротивлениям относят повороты и ответвления труб, арматуру, а также сами нагревательные приборы. От того, насколько большое внутреннее сопротивление будет возникать в трубопроводах, будет зависеть гравитационное давление. Для уменьшения трения применяют трубы увеличенного диаметра.

Как появляется циркуляционный напор?

Графическая схема возникновения циркуляционного напора. Нажмите для увеличения.

Циркуляционный напор зависит от:

  1. разной плотности охлажденной и горячей воды;
  2. разности отметок средины котла и средины нижнего отопительного прибора — чем выше эта разница высот, тем лучше будет перетекать теплоноситель по системе.

Отопление с естественной циркуляцией характеризуется скачкообразным изменением температуры в радиаторах и котле. Она изменяется вдоль центральной оси этих приборов.

В верхней части котла или радиатора находится горячая вода, а в нижней части — более холодная.

Нагретая вода имеет плотность и вес несколько меньший, чем холодная.

Такая вода, под действием гравитационных сил, вынуждена перемещаться из верхних сосудов в нижние.

Поскольку отопление дома имеет замкнутый контур по все обогревательной системе, то вода в нем не выплескивается, а стремится «успокоиться» и занять определенный уровень, но это ей не удается осуществить, поскольку в котле теплоноситель постоянно подогревается в верхней половине контура, при этом несколько уменьшая его вес относительно охлажденной воды.

Важно

Из-за того, что высокий столб утяжеленной воды после прохождения радиаторов все время выталкивает более низкий столб охлажденной воды впереди котла и подталкивает воду, возникает естественное циркулирование.

Читайте также:  Отопительные печи на отработанном масле: как сделать печь на отработке своими руками, фото и видео

Другими словами — чем выше размещены центры радиаторов от центра котла отопления, тем большим будет циркуляционный напор.

Высота установки батарей отопления является одним из основных показателей напора воды. Уклон подающего трубопровода в сторону радиаторов, а также обратки в сторону котла будет лишь еще более способствовать этому процессу, одновременно помогая воде преодолевать в трубах местное сопротивление.

Для квартирного отопления, если котел будет установлен непосредственно в помещении на одном уровне с радиаторами, для создания большего циркуляционного напора отопительный агрегат следует устанавливать в «яму» — прямо на плиту перекрытия, предварительно выпилив вокруг него пол. Такую «яму» следует оборудовать асбестовыми плитами и железом.

Следующим показателем, от которого зависит величина циркуляционного напора, является разница между плотностью протекающей горячей и холодной воды. Следует отметить, что системы с естественным циркулированием теплоносителя относят к саморегулирующимся.

Для проведения эффективной настройки, при изменениях температуры подогрева воды, в такой системе возникает самопроизвольное изменение — увеличивается расход теплоносителя.

Вследствие изменения плотности, в горячей воде будет увеличиваться естественное циркуляционное давление, что приведет к увеличению количества протекающей в системе воды.

Чем больше нагрета в котле вода и чем быстрее она охлаждается в радиаторах, тем скорее она будет циркулировать. Нажмите для увеличения.

Иными словами, если мы включаем котел на полную мощность, то получаем сильно нагретую воду с уменьшенной плотностью.

Заходя в батареи радиаторов, она будет отдавать им свою теплоту, а плотность ее при этом будет пропорционально повышаться. Чем существеннее разница между плотностью горячей и охлажденной воды, тем большим будет циркуляционный напор во всей системе.

Таким образом, чем больше нагрета в котле вода и чем быстрее она охлаждается в радиаторах, тем скорее она будет циркулировать, «бегать» по трубам. Этот процесс будет замедляться по мере прогревания помещений.

Совет

После теплоноситель начнет остывать в батареях меньше, а плотность его уже не так сильно будет отличаться от плотности только что вышедшего потока из котла, поэтому циркуляционный напор будет уменьшаться.

Вода не так быстро «бегает» в трубах, не носится как «угорелая», чтобы обогреть помещения, а медленно и степенно перетекает в них.

И лишь после того, как в помещении температура начнет снижаться, к примеру, из-за резкого похолодания снаружи или же просто долго открытой двери, напор циркулирования начнет повышаться и вода побежит в трубах быстрее, стремясь поскорее выровнять температуру.

Естественное отопление – преимущества

К достоинствам этих систем отопления можно отнести:

  1. простоту монтажа и ввода в эксплуатацию;
  2. относительную экономичность;
  3. отсутствие насоса для перекачивания воды в системе позволяет избежать шумов и вибраций;
  4. высокую долговечность (свыше 40 лет без капитальных ремонтов);
  5. способность к саморегуляции. Одновременное изменение температуры воды и ее расхода обеспечивает хорошую теплоотдачу приборов отопления, которая необходима для поддержки заданного параметра температуры в помещении. Такие системы сами себе придают тепловую устойчивость.

Виды систем отопления домов

Отопление с естественной циркуляцией имеет несколько разновидностей. Оно может быть:

  1. двухтрубным с верхней разводкой;
  2. двухтрубным с нижней разводкой;
  3. однотрубным с верхней разводкой.

В системах с естественным перетеканием теплоносителя в малоэтажных строениях величина циркуляционного давления сравнительно небольшая.

Поэтому в них не стоит допускать очень больших скоростей перетекания воды по трубам. Для таких систем рекомендуется устанавливать трубы большого диаметра.

При значительной длине трубопровода внутреннее сопротивление в нем возрастает, а из-за увеличения диаметра, оно уменьшается. Довольно часто можно наблюдать, что диаметр трубы на дальнем стояке от котла существенно больше, чем самый ближний.

Рассчитывая диаметры и расстояния до труб, можно уравнивать параметры сопротивления, а также количество воды, перемещаемой по системе.

Двухтрубные системы отопления

В двухтрубных системах отопления все нагревательные приборы, которые размещены с отопительным котлом на одном уровне или же ниже его, не будут нагреваться вообще.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Практика показывает, что для этих систем наименьшее расстояние между центров нагревательных элементов, располагающихся на первых этажах и центром отопительного котла должно быть не меньшим, чем 3 метра.

Для такой двухтрубной системы монтажа котельная должна размещаться в подвальном помещении.

Однотрубное отопление с естественной циркуляцией воды

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Описанный выше недостаток отсутствует в однотрубных системах.

Ведь гидростатический напор, который заставляет перетекать воду по системе, может образовываться из-за охлаждения воды в трубах, подводящих подогретую воду в батареи радиаторов или же отводящих охлажденную воду от самих батарей прямо к отопительному котлу.

Такое остывание трубопроводов приносит двойную пользу:

  1. Во-первых — оно прекрасно способствует созданию повышенного гидростатического напора.
  2. Во-вторых — создает дополнительный обогрев помещений.

Из-за этого эффекта в однотрубных схемах трубопровод прокладывается открыто и его ничем не изолируют. А самый главный трубопровод — стояк для подачи горячей воды — старательно теплоизолируется.

Остывание воды в этом стояке может привести к снижению температуры, увеличению плотности самого теплоносителя, что приведет к падению гидростатического напора во всей системе. Именно так и происходит саморегулирование системы.

Естественное отопление дома, благодаря одновременному изменению количества воды и ее температуры, будет обеспечивать необходимую теплоотдачу во всех приборах отопления, что будет способствовать поддержке ровного микроклимата, обеспечивающего комфортную температуру.

Источник: http://ultra-term.ru/otoplenie/sistemy-sposoby/sistema-otoplenija-s-estestvennoj-cirkuljaciej.html

Система отопления с естественной циркуляцией: водяные схемы

Сооружение автономной сети отопления гравитационного типа выбирают, если нецелесообразно, а иногда и невозможно установить циркуляционный насос или подключиться к централизованному электроснабжению.

Такая система обходится дешевле в обустройстве и полностью независима от электричества. Однако ее работоспособность во многом зависит от точности проектирования.

Обратите внимание

Чтобы система отопления с естественной циркуляцией функционировала бесперебойно, необходимо рассчитать ее параметры, правильно установить компоненты и обоснованно выбрать схему водяного контура. Мы поможем в решении этих вопросов.

Мы описали главные принципы работы гравитационной системы, привели советы по выбору трубопровода, обозначили правила сборки контура и размещения рабочих узлов. Отдельное внимание мы уделили особенностям проектирования и функционирования одно- и двухтрубной схемам отопления.

Принципы процесса естественной циркуляции

Процесс движения воды в контуре отопления без применения циркуляционного насоса происходит в силу естественных физических законов.

Понимание природы этих процессов позволит грамотно разработать проект системы отопления для типовых и нестандартных случаев.

Максимальная разность гидростатического давления

Основное физическое свойство любого теплоносителя (воды или антифриза), которое способствует его движению по контуру при естественной циркуляции – уменьшение плотности при увеличении температуры.

Плотность горячей воды меньше, чем холодной и поэтому возникает разница в гидростатическом давлении теплого и холодного столба жидкости. Холодная вода, стекая к теплообменнику, вытесняет горячую вверх по трубе.

Движущей силой воды в контуре при естественной циркуляции является перепад гидростатического давления между холодным и горячим столбами жидкости

Отопительный контур дома можно условно разделить на несколько фрагментов. По «горячим» фрагментам вода направляется вверх, а по «холодным» – вниз. Границами фрагментов являются верхняя и нижняя точка системы отопления.

Главной задачей при моделировании системы с естественной циркуляциейводы является достижение максимально возможной разницы между давлением столба жидкости в «горячем» и «холодном» фрагментах.

Классическим для естественной циркуляции элементом водяного контура является коллектор разгона (главный стояк) – вертикальная труба, направленная вверх от теплообменника.

Коллектор разгона должен иметь максимальную температуру, поэтому его утепляют на всей протяженности. Хотя, если высота коллектора не велика (как для одноэтажных домов), то можно не проводить утепление, так как вода в нем не успеет остыть.

Обычно систему проектируют таким образом, чтобы верхняя точка коллектора разгона совпадала с верхней точкой всего контура. Там устанавливают выход на бак-расширитель открытого типа или клапан для отвода воздуха, если используют мембранный бак.

Важно

Тогда длина «горячего» фрагмента контура является минимально возможной, что приводит к уменьшению теплопотерь на этом участке.

Также желательно, чтобы «горячий» фрагмент контура не сочетался с длительным участком, транспортирующим остывший теплоноситель. В идеале нижняя точка водяного контура совпадает с нижней точкой теплообменника, помещенного в устройство нагрева.

Чем ниже в системе отопления расположен котел, тем меньше гидростатическое давление столба жидкости в горячем фрагменте контура

Для «холодного» сегмента водяного контура тоже есть свои правила, увеличивающие давление жидкости:

  • чем больше теплопотери на «холодном» участке отопительной сети, тем ниже температура воды и больше ее плотность, поэтому функционирование систем с естественной циркуляцией возможно только при значительной теплоотдаче;
  • чем больше расстояние от нижней точки контура к подключению радиаторов, тем больше участок столба воды с минимальной температурой и максимальной плотностью.

Чтобы обеспечить выполнение последнего правила, часто печь или котел устанавливают в самой нижней точке дома, например, в подвале. Таким размещением котла обеспечивают максимально возможное расстояние между нижним уровнем радиаторов и точкой входа воды в теплообменник.

Однако высота между нижней и верхней точками водяного контура при естественной циркуляции не должна быть слишком большой (на практике не более 10 метров). Печь или котел, нагревают только теплообменник и нижнюю часть коллектора разгона.

Если этот фрагмент незначителен относительно всей высоты водяного контура, то падение давления в «горячем» фрагменте контура будет несущественным и процесс циркуляции не будет запущен.

Использование систем с естественной циркуляции для двухэтажных строений вполне оправдано, а для большей этажности будет необходим циркуляционный насос

Минимизация сопротивления движению воды

При проектировании системы с естественной циркуляцией необходимо учитывать скорость движения теплоносителя по контуру.

Во-первых, чем быстрее скорость, тем быстрее будет происходить передача тепла по системе «котел – теплообменник – водяной контур – радиаторы отопления – помещение».

Во-вторых, чем быстрее скорость жидкости через теплообменник, тем меньше вероятность ее закипания, что особенно важно при печном отоплении.

Закипание воды в системе может обойтись очень дорого – стоимость демонтажа, ремонта и обратной установки теплообменника требует много времени и средств

Читайте также:  Теплый пол в частном доме своими руками: виды, варианты теплого пола с нуля, основа, технология монтажа водяных и электрических систем отопления

В системах отопления с принудительной циркуляцией скорость движения воды в основном зависит от параметров циркуляционного насоса.

При водяном отоплении с естественной циркуляцией скорость зависит от следующих факторов:

  • разницы давления между фрагментами контура в нижней его точке;
  • гидродинамического сопротивления отопительной системы.

Способы обеспечения максимальной разницы давления были рассмотрены выше. Гидродинамическое сопротивление реальной системы не поддается точному расчету по причине сложной математической модели и большого числа входящих данных, точность которых трудно гарантировать.

Тем не менее, существуют общие правила, соблюдение которых позволит уменьшить сопротивление отопительного контура.

Основным причинами снижения скорости движения воды являются сопротивление стенок труб и присутствие сужений из-за наличия фитингов или запорной арматуры. При небольшой скорости потока сопротивление стенок практически отсутствует.

Исключение составляют длинные и тонкие трубы, характерные для отопления с помощью теплого пола. Как правило, для него выделяют отдельные контуры с принудительной циркуляцией.

При выборе типов труб для контура с естественной циркуляцией придется учитывать наличие технических сужений при монтаже системы. Поэтому металлопластиковые трубы использовать при естественной циркуляции воды нежелательно по причине соединения их фитингами, со значительно меньшим внутренним диаметром.

Фитинги металлопластиковых труб несколько сужают внутренний диаметр и являются серьезной преградой на пути воды при слабом напоре (+)

Правила выбора и монтажа труб

Выбор между стальными или полипропиленовыми трубами при любой циркуляции происходит по критерию возможности их использования для горячей воды, а также с позиций цены, легкости монтажа и срока эксплуатации.

Стояк подачи монтируют из металлической трубы, так как через него проходит вода самой высокой температуры, а в случае печного отопления или неисправности теплообменника возможен вариант прохождения пара.

При естественной циркуляции необходимо использовать диаметр труб несколько больший, чем в случае применения циркуляционного насоса. Обычно, для обогрева помещений до 200 кв. м, диаметр коллектора разгона и трубы на входе обратки в теплообменник равен 2 дюймам.

Это вызвано меньшей скоростью воды по сравнению с вариантом принудительной циркуляции, что приводит к следующим проблемам:

  • снижение объема переносимого тепла за единицу времени от источника к обогреваемому помещению;
  • появление засоров или воздушных пробок, с которыми не сможет справиться небольшого напор.

Особенное внимание при использовании естественной циркуляции с нижней схемой подвода подачи необходимо уделить проблеме удаления воздуха из системы. Он не может полностью отводиться из теплоносителя через расширительный бак, т.к. закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами.

При принудительной циркуляции напор воды сгоняет воздух к установленному в наивысшей точке системы воздухосборнику — устройству с автоматическим, ручным или полуавтоматическим управлением. С помощью кранов Маевского в основном производится регулировка теплоотдачи.

Совет

В гравитационных отопительных сетях с подачей, расположенной ниже приборов, краны Маевского применяются непосредственно для стравливания воздуха.

На всех радиаторах отопления современного типа присутствуют устройства для выпуска воздуха, поэтому для предотвращения образования пробок в контуре можно делать уклон, сгоняя воздух к радиатору

Воздух также может отводиться с помощью воздухоотводчиков, установленных на каждом стояке или на воздушной линии, проложенной параллельно магистралям системы. Из-за внушительного количества устройств для отвода воздуха гравитационные схемы с нижней разводкой применяются крайне редко.

При слабом напоре небольшая воздушная пробка способна полностью остановить систему обогрева. Так, согласно СНиП 41-01-2003 не допускается прокладывать без уклона трубопроводы систем отопления при скорости движения воды менее 0,25 м/с.

При естественной циркуляции такие скорости недостижимы. Поэтому кроме увеличения диаметра труб необходимо соблюдать постоянные уклоны для вывода воздуха из системы отопления. Уклон проектируют из расчета 2- 3 мм на 1 метр, в квартирных сетях наклон достигает 5 мм на погонный метр горизонтальной линии.

Уклон подачи делают по ходу движения воды, чтобы воздух двигался к баку-расширителю или системе, стравливающей воздух, расположенной в верхней точке контура. Хотя можно сделать и контр-уклон, но в этом случае необходимо дополнительно установить клапан для отвода воздуха.

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.

Самая распространенная комбинация направления уклона подающей и обратной труб для удаления воздушных пробок из водяного контура с естественной циркуляцией

При установке теплого пола небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Однотрубные и двухтрубные схемы отопления

При разработке схемы отопления дома с естественной циркуляцией воды возможно проектирование как одного, так и нескольких отдельных контуров. Они могут существенно отличаться друг от друга. Вне зависимости от длины, количества радиаторов и других параметров, их выполняют по однотрубной или двухтрубной схеме.

Контур с использованием одной магистрали

Систему отопления с использованием одной и той же трубы для последовательного подвода воды к радиаторам называют однотрубной. Самым простым однотрубным вариантом является отопление металлическими трубами без использования радиаторов.

Это наиболее дешевый и наименее проблемный способ решения обогрева дома при выборе в пользу естественной циркуляции теплоносителя. Единственный значимый минус – внешний вид громоздких труб.

При самом экономном варианте однотрубной схемы с радиаторами отопления, горячая вода последовательно протекает через каждое устройство. Здесь необходимо минимальное количество труб и запорной арматуры.

Обратите внимание

По мере прохождения теплоноситель остывает, поэтому последующие радиаторы получают воду более холодную, что необходимо учитывать при расчете количества секций.

Простая однотрубная схема (вверху) требует минимального количества монтажных работ и вложенных средств. Более сложный и затратный вариант внизу позволяет отключать радиаторы без остановки всей системы

Самым эффективным способом подключения приборов отопления к однотрубной сети считается диагональный вариант.

Согласно этой схеме контуров отопления с естественным типом циркуляции горячая вода поступает в радиатор сверху, после охлаждения отводится через расположенный внизу патрубок. При прохождении подобным образом нагретая вода отдает максимальное количество тепла.

При нижнем подключении к батарее как входного патрубка, так и выходного, теплоотдача существенно уменьшается, потому что нагретому теплоносителю надо пройти максимально длинный путь. Из-за значительного остывания в подобных схемах не используются батареи с большим количеством секций.

«Ленинградка» характеризуется внушительными теплопотерями, которые необходимо учитывать при расчете системы. Плюс ее в том, что при использовании запорных вентилей на входном и выходном патрубке приборы выборочно можно отключать для ремонта без остановки отопительного цикла (+)

Отопительные контуры с подобным подключением радиаторов получили название «Ленинградка«. Несмотря на отмеченные потери тепла, им отдают предпочтение в обустройстве систем квартирного отопления, что обусловлено более эстетичным видом прокладки трубопровода.

Существенным недостатком однотрубных сетей является невозможность отключить одну из секций отопления без прекращения циркуляции воды по всему контуру.

Поэтому обычно применяют модернизацию классической схемы с установкой «байпаса» для обхода радиатора с помощью ответвления с двумя шаровыми кранами или трехходовым краном. Это позволяет регулировать подачу воды к радиатору, вплоть до полного его отключения.

Для двух и более этажных строений применяют варианты однотрубной схемы с вертикальными стояками. В этом случае распределение горячей воды более равномерное, чем при горизонтальных стояках. К тому же вертикальные стояки менее протяженные и лучше вписываются в интерьер дома.

Однотрубную схему с вертикальной разводкой успешно применяют при обогреве двухэтажных помещений с использованием естественной циркуляции. Представлен вариант с возможностью отключения верхних радиаторов

Вариант с применением обратной трубы

Когда одну трубу используют для подачи горячей воды к радиаторам, а вторую – для отвода охлажденной к котлу или печи, такую схему отопления называют двухтрубной. Подобную систему при наличии радиаторов отопления используют чаще, чем однотрубную.

Она более дорогая, так как требует монтажа дополнительной трубы, но имеет ряд значимых преимуществ:

  • более равномерное распределение температуры подаваемого к радиаторам теплоносителя;
  • проще выполнить расчет зависимости параметров радиаторов от площади отапливаемого помещения и необходимых значениях температуры;
  • эффективней регулировка подачи тепла к каждому радиатору.

В зависимости от направления движения охлажденной воды относительно горячей, двухтрубные системы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутных схемах движение охлажденной воды происходит в том же направлении, что и горячей, поэтому длина цикла для всего контура совпадает.

В тупиковых схемах, охлажденная вода движется навстречу горячей, поэтому для разных радиаторов длины циклов оборота теплоносителя отличаются. Так как скорость в системе небольшая, то и время нагрева может существенно отличаться. Те радиаторы, у которых длина цикла круговорота воды меньше, будут нагреты быстрее.

При выборе тупиковой и попутной схем отопления исходят в первую очередь из удобства проведения обратной трубы

Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.

Важно

При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.

Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.

Выводы и полезное видео по теме

Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:

Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:

Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.

Если возникли вопросы по теме или есть желание поделиться личным опытом по организации и эксплуатации отопительной системы гравитационного типа, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для обратной связи расположен ниже.

Источник: http://sovet-ingenera.com/otoplenie/razvodka-o/sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector