Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Самотечная система отопления для частного дома: простая и недорогая схема с естественной циркуляцией

Централизованная система отопления постепенно отживает свое, поскольку, как можно заметить, она не способна справиться с возложенными на нее задачами по отоплению помещений. Поэтому, все чаще можно встретить использование автономного отопления.

Наиболее актуальным данный вопрос является для частных домов, по причине отсутствия какого-либо источника тепла. Существует несколько схем отопления, что дает возможность каждому выбрать свою по душе и в соответствии с финансовыми предпочтениями.

Разновидности

Рассмотрим варианты систем отопления для частных и многоквартирных домов:

• с использованием принудительной циркуляции теплоносителя;

• естественная циркуляция с использованием самотёка теплоносителя.

Системы с естественной циркуляцией получили широкое распространение, главным образом, благодаря своим сильным сторонам:

• функционирование системы с естественной циркуляцией независимо от того есть напряжение в сети или нет;

• высокие показатели инерционности системы, где внешние факторы не влияют на распространение тепла.
[advice]Примите к сведению: следует с особым вниманием подойти к выбору диаметра используемых труб для системы отопления, учитывая то, что больший диаметр улучшает циркуляцию воды, однако и здесь тоже следует знать меру.[/advice]

Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше. Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше.

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

[warning]Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.[/warning]

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла, горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.
Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Используемые радиаторы отопления

Наиболее значимый показатель здесь – это минимальное сопротивление потоку воды. А от ширины просвета радиатора зависит струя теплоносителя, вне зависимости от того, используете вы трубы из полипропилена или из других материалов. Однако, чугунные радиаторы в данном отношении будут просто идеальными, особенно когда используется однотрубная система. Они имеют наименьшее гидравлическое сопротивление.

Хорошо себя зарекомендовали в использовании алюминиевые и биметаллические радиаторы, но нужно обращать внимание на их внутренний диаметр, который не должен быть менее 3/4”. Этого будет для отопления одноэтажного дома вполне достаточно, не используя циркуляционный насос. Разрешается использовать стальные трубчатые батареи.
[advice]Обратите внимание: нежелательно использовать на водяное отопление панельные батареи из стали или другие с маленьким сечением, через которые вода или не сможет протекать вообще, или же будет проходить очень небольшой струйкой, что в однотрубной разновидности ограничит циркуляцию или станет для нее препятствием.[/advice]

Разновидности схем подключения радиаторов

Характерно, что для хорошего отопления недостаточно того, чтобы котлы хорошо нагревали воду. Очень важно для поступления теплоносителя в радиаторы правильно их подключить.

На практике для однотрубного используется нерегулируемое последовательное подключение. Правда, этой проблемы удастся избежать, если у вас будет использована двухтрубная система. Данная система также не использует регулятор, однако, если радиатор завоздушится, система будет функционировать, поскольку вода будет проходить через перемычку (байпас). Правда для такой системы, как теплый пол, данный вариант не подходит.

Установка за перемычкой двух шаровых кранов позволяет, перекрыв поток, снять или отключить радиаторы, при этом систему останавливать не нужно. Так правильный расчет радиаторов отопления позволит Вам помещение оснастить теплоаккумулятором.
[warning]Совет специалиста: циркуляция воды в системе осуществляется за счет разницы температур и разной плотности, поэтому обратный клапан устанавливать не нужно.[/warning]

Выбор труб

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему.

Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Особенности систем самотеком

Ввиду того, что образуются турбулентные потоки, точные расчеты систем провести не удается, поэтому при их проектировке берутся усредненные значения, для этого:

• максимально поднимают точку разгона;

• используют широкие трубы подачи;

Далее от начала первого расхождения до каждого последующего подключают трубу меньшего диаметра на шаг, равный ему, что задействует инерционные потоки.

Также существуют и другие особенности монтажа самотечных систем. Так, трубы должны прокладываться под углом 1-5%, на что влияет протяженность трубопровода. Если в системе достаточный перепад высот и температур, можно использовать и горизонтальную разводку. Важно следить, чтобы не было участков с отрицательным углом, поскольку движением теплоносителя их не удастся достать, по причине образования в них воздушных пробок.

Так, принцип работы может основываться на открытом типе или быть мембранного (закрытого) типа. Если сделать монтаж горизонтальной ориентации, рекомендуется на каждом радиаторе установить краны Маевского, поскольку с их помощью легче ликвидировать воздушные пробки в системе.

Смотрите видео, в котором специалист рассказывает об условиях возможности применения самотечной, безнасосной, гравитационной системы отопления:

Отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

В отопительных системах с естественной циркуляцией, или самотечных системах вода (либо антифриз) движется по трубам за счет разности в плотностях горячей воды в подающей трубе и остывшей воды в обратке. По другому такая система называется гравитационной, потому что за счет силы тяжести более тяжелая холодная вода опускается вниз, а более теплая поднимается вверх.

Отопление самотеком имеет ряд особенностей:

  • Достаточно медленная циркуляция, по сравнению с насосным отоплением
  • Медленный прогрев помещений
  • Высокая Δ t между подачей и обраткой, в результате в котел заходит слишком холодная вода, что не совсем хорошо для теплообменника котла
  • Как следствие вышеперичисленных особенностей – повышенный расход топлива
  • Независимость от наличия электричества в сети. Но следует иметь в виду, что для автоматики отопительного котла и для возможного вытяжного вентилятора все равно необходимо иметь резервный источник питания.
  • Большой диаметр труб отопления. Делается это для уменьшения гидравлического сопротивления в системе.
  • Подающая магистраль обязательно должна иметь уклон в сторону радиаторов. Уклон примерно 3-5 см на метр трубопровода.
  • Обратная магистраль также желательно должна иметь уклон
  • Общая длина трубопровода – не более 30м
  • Отопительный котел надо устанавливать в самой низкой точке системы
  • Обычно используется ОТКРЫТАЯ ОТОПИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА с установкой расширительного бака в самой высокой точке (обычно на чердаке)
  • Обычно площадь отапливаемого дома не превышает 150 м2

Поэтому в наше время самотечную систему делают редко, и то только если в вашей местности часто отключают электричество. В остальных случаях применяют более прогрессивную систему с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Читать еще:  Примеры устройства систем отопления частного дома

Горячая вода, как известно, расширяется и соответственно имеет меньшую плотность. А вещество с меньшей плотностью стремится вверх. Остывая в радиаторах вода приобретает большую плотность и стремиться вниз. Давление в подающем трубопроводе зависит от высоты столба воды и от плотности. А поскольку плотность воды в подаче и обратке разная, то циркуляционное давление определяют по формуле:

Где H – высота, м;

g – ускорение свободного падения = 9,8 м/с2;

— плотность воды в обратном и подающем трубопроводе, кг/м3.

1 Па (паскаль) — единица давления, соответствует 0,1мм напора.

Именно поэтому в таких системах котел надо устанавливать в самой низшей точке системы, в идеале – в подвале.

Для простоты расчетов составлены таблицы, определяющие циркуляционное давление в Па на 1м столба воды, для различных температур подачи и обратки.

Циркуляционное давление, измеряется в Па на метр высоты (Па/м).
Температура воды в обратной линии, °C.Температура воды в подающей линии, °C
708090
40143201265
50101129223
6053112176
7059122

Как видим циркуляционное давление при стандартной Δ t в 20°С остается достаточно маленьким – 120-150 Па на метр столба воды. 1 Па равняется 0,1 мм напора воды. К примеру высота подающей магистрали для отопления с естественной циркуляцией в частном доме будет 6м, соответственно циркуляционное давление будет:

Очевидно, что водяной напор ни в какое сравнение не идет с напором от циркуляционного насоса. Соответственно и диаметр труб надо подбирать такой, чтобы гидравлическое сопротивление в них было меньше. Чем больше диаметр труб, тем меньше в них скорость, и соответственно меньше гидравлическое сопротивление.

  • Если взять слишком узкие трубы для такой системы, то это приведет к увеличению температуры подающей линии и, соответственно к уменьшению температуры обратной линии. Большая разность температур вредна для отопительного котла, поэтому лучше брать трубы побольше в диаметре.
  • Вентили-термостаты создают повышенное сопротивление в системе, поэтому их лучше убрать, либо заменить на шаровые краны. Шаровой кран в открытом состоянии не создает сопротивления, т.к. его внутренний диаметр равен диаметру трубы.
  • В системе должно быть как можно меньше углов.
  • Фитинги нельзя использовать те, которые заужают диаметр просвета.
  • Разводку отопления с естественной циркуляцией надо делать по определенным схемам, представленным ниже. Существует вертикальная разводка и горизонтальная.
  • Желательно в качестве радиаторов использовать трубы диаметром 8-10 см. В них вода имеет минимум гидравлического сопротивления. Обязательно обеспечить уклон труб.

Как самый простой вариант – такая труба проходит по всему периметру здания и возвращается в котел.

Подбор диаметра труб для отопления с естественной циркуляцией

Скорость теплоносителя принимаем равной примерно 0,1-0,2 м/с. Температурный перепад 20-30°С. Трубы подбираются по внутреннему диаметру. Обозначения у разных труб разные! Стальная труба ВГП маркируется по внутреннему диаметру, а полипропиленовые трубы и трубы из сшитого полиэтилена по внешнему! В таблице это учтено.

Тепловая нагрузка, кВтНеобходимый внутренний диаметр трубы, ммПодбор трубы для необходимого внутреннего диаметра:
ВГП стальныеПолипропиленСшитый полиэтилен
30502 дюйма (50мм)6363
20502 дюйма (50мм)6363
15502 дюйма (50мм)6363
12502 дюйма (50мм)6363
10401,5 дюйма (40мм)5050
8321,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью)4040
6321,25 дюйма (32мм), дюйм с четвертью)4040
5251 дюйм (25мм)3232
4251 дюйм (25мм)3232
3251 дюйм (25мм)3232
2203/4 дюйма (20мм)2525
1203/4 дюйма (20мм)2525

Надо сказать, что система с естественной циркуляцией имеет некоторую саморегуляцию. Т.е. при маленьком гидравлическом сопротивлении системы (если взяли трубы большого диаметра, обеспечили уклоны, свели к минимуму углы, редукционные переходы, и другие фитинги), то циркуляция будет на достаточном уровне и Δ t между подачей и обраткой будет меньше.

Но если гидравлическое сопротивление в системе будет большое, то это приведет к пониженной циркуляции и, как следствие к повышенной разнице температур между подачей и обраткой. Что в свою очередь может привести к образованию кислого конденсата на теплообменнике котла и постепенной коррозии.

Вертикальная разводка отопления с естественной циркуляцией

Это самая эффективная схема разводки для самотечной системы отопления! Подающий трубопровод сначала поднимается вверх, к самой высокой точке системы, а затем идет горизонтальная разводка по стоякам.

Если дом одноэтажный, то вертикальные стояки подходят к верху радиатора.

А из нижнего выхода радиатора выходит обратка и объединяется между собой в обратный трубопровод. ВСЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ ОБЯЗАТЕЛЬНО ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ УКЛОН – не меньше 3см на 1м длины! Уклон должен иметь как подающий, так и обратный трубопровод!

На деле это, увы, выглядит не всегда эстетично – трубопровод идет вертикально через всю стену сверху вниз.

К тому же подающая труба должна располагаться либо под потолком, либо в пространстве чердака. Если трубу вы проведете на чердаке, то ее обязательно надо утеплить, во избежание ненужных теплопотерь.

Если же в доме несколько этажей, то вертикальные стояки последовательно соединяют между собой несколько радиаторов.

Горизонтальная разводка отопления с естественной циркуляцией

В такой системе от подающего трубопровода на КАЖДОМ ЭТАЖЕ отходят горизонтальные ветки на радиаторы. Как и в случае вертикальной разводки все горизонтальные участки должны иметь ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ УКЛОН 3 см на метр длины.

В общем, отопление самотеком имеет ряд минусов, и ставить его надо только в том случае, если у вас часто отключают электричество. При монтаже системы отопления с естественной циркуляцией придется смириться с рядом эстетических неудобств.

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Что такое система с естественной циркуляцией.

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Системы отопления (СО) частных домов выполняются по двум основным схемам работы: отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией (ЕЦ) и принудительной (ПЦ) циркуляцией теплоносителя.
Несмотря на то, что вторая является более эффективной, система ЕЦ до сих пор достаточно часто используется в частном домостроении, особенно в небольших по площади одноэтажных домах.

Если говорить о том, как работает данная система, без использования технических терминов, то выглядит это так.

В отопительном котле нагревается определённый объём воды, вследствие чего она увеличивается в объёме, плотность её уменьшается. За счёт этого поступающая снизу холодная вода выдавливает её в верхнюю часть отопительной системы. Отсюда вода самотёком начинает перемещаться по СО, постепенно остывая и отдавая тепло радиаторам и трубам отопления. Завершив полный круг, она возвращается в нижнюю часть котла. Затем этот цикл повторяется.

Система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома имеет особенности функционирования, которые достаточно часто используются для резервирования работы системы с ПЦ. Установленный в ней насос в штатном режиме работает, а при пропадании электропитания система переходит на работу по варианту с ЕЦ.

Общая информация.

Тот факт, что схема отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией практически не имеет движущихся элементов, позволяет эксплуатировать её без капитального ремонта длительное время. Если разводка СО проведена с использованием труб оцинкованных или полимерных, то сроки могут достигать пятидесяти лет.

ЕЦ автоматически подразумевает низкий перепад давлений на входе и выходе. Естественно, теплоноситель испытывает определённое сопротивление своему движению, проходя через отопительные приборы и трубы. С учётом этого определён оптимальный радиус для нормальной работы СО с ЕЦ, тридцать метров. Но надо понимать, что цифра достаточно условна и может колебаться.

В силу особенностей конструкции система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома обладает высокой инерционностью. С момента розжига котла до стабилизации температуры в помещениях здания проходит не менее нескольких часов. Причина проста. Сначала прогревается теплообменник котла и только потом начинается медленное перемещение теплоносителя.

Схема отопление дома с естественной циркуляцией

Важно, чтобы в тех местах, где трубы СО проложены горизонтально, они имели обязательный уклон по направлению течения теплоносителя. Этим достигается перемещение воды в системе без застоя и автоматическое удаление воздуха из системы в её верхнюю точку, которая находится в расширительном бачке. Он выполняется по одному из трёх вариантов: открытый, со встроенным воздушником или герметичный.

Схемы разводки

Водяное отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией может быть выполнено по нескольким различным схемам.

Читать еще:  Обзор популярных моделей терморегуляторов для газовых котлов: рекомендации по выбору

Двухтрубная СО

Работы, вне зависимости от выбранной схемы, начинаются с того, что создаётся план отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией.

Упомянутая схема предусматривает прокладку по периметру строения двух трубопроводов. Используется тогда, когда требуется обогревать достаточно большие площади. Верхний используется для подачи горячей воды в СО, нижний – для возврата охлаждённого теплоносителя в котёл. Между ними монтируются радиаторы. По возможности, котёл монтируется ниже последних. Трубы прокладываются с соблюдением уклона по току воды не менее 5 градусов.

Розливы, особенно в местах запитки сразу нескольких радиаторов, требуется выполнять с использованием трубы, диаметр которой ≥ 32 мм. Лучше всего подходит металлопластиковая, либо полимерная труба. Подводку непосредственно к каждому радиатору следует выполнять трубой диаметром 20 мм.

Если диаметры труб подобраны правильно, такая СО в балансировке не нуждается. Несмотря на это следует установить дроссели на подводках, идущих к радиаторам.

Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией, выполненное по двухтрубной схеме, является наиболее дорогим вариантом с точки зрения его исполнения (материалы, работа), поэтому используется достаточно редко.

Однотрубная СО

Простейшей системой, позволяющей обеспечить отопление одноэтажного частного дома своими руками, выполненной по указанной схеме, является «Ленинградка».
Условия монтажа (угол наклона и диаметры труб), аналогичны предыдущему варианту.

Специфика заключается в том, что радиаторы, в указанном случае, врезаются в основное кольцо отопления (параллельно основной трубе).

Кроме расширительного бака краны для стравливания воздуха, в обязательном порядке, ставятся на каждом из радиаторов. На ближних к котлу, и на самых дальних от него радиаторах ставятся термоголовки или дроссели, что помогает выравнивать температуру в них.

Лучевая СО

При выборе указанного варианта схема, по которой выполняется отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией, выглядит следующим образом.

На участках трубы, подающих в СО горячую воду, и возвращающих холодную в котёл, устанавливаются специальные коллекторы, представляющие собой гребёнки, на каждом отводе которых установлен дроссель. На каждый из радиаторов идёт две трубы, по одному с подачи и обратки.

Эта версия, с точки зрения возможностей для выполнения регулировки, наиболее удобная. Но её монтаж достаточно сложен, слишком много труб, которые, для сохранения приемлемого дизайна помещений, придётся убирать в полы или в за фальшстены, что автоматически приводит к значительному росту стоимости работ и приобретаемых материалов. Убедиться в этом просто, достаточно посмотреть на предварительно составляемый план отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией.

Преимущества и недостатки

Главными достоинствами СО, использующих для работы естественную циркуляцию, являются простота монтажа и длительный срок эксплуатации.

Однако плюсов без минусов не бывает. К числу основных недостатков указанных СО относятся:

  • Малое рабочее расстояние (радиус действия). Приемлемые характеристики достигаются только в том случае, когда длина трубопроводов ≤ 30 погонных метров.
  • Регулировать температуру в каждом из помещений дома по отдельности не представляется возможным технически.
  • Вода циркулирует в СО под небольшим давлением, что приводит к различным температурам в разных помещениях (тем ниже, чем дальше от котла).
  • Длительный промежуток времени, который требуется для выхода системы на рабочий режим и полного прогрева всех помещений дома.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Вступление

Любая система отопления основана на движении теплоносителя по системе отопления. Самотечная схема отопления основана на естественном движении теплоносителя по системе.

Как работает отопление с естественной циркуляцией

Данная схема отопления относится к водяной системе отопления. Естественное движение воды (теплоносителя) в системе обеспечивают физические свойства воды.

Согласно физике воды, при нагревании она расширяется, и плотность ее падает. Обратный ток, уже остывшей воды, в системе вытесняет из котла отопления горячую воду. Горячая вода под напором поднимается по трубам отопления вверх. Движение воды осуществляется по так называемому стояку отопления. С верхней точки системы, горячий теплоноситель растекается по горизонтальным магистралям системы, наполняя по ходу движения радиаторы отопления.

Чтобы теплоноситель мог естественно течь по системе в схеме с естественной циркуляцией трубы отопления укладываются под наклоном от 3⁰ до 5⁰. Без наклонной прокладки трубопроводов вода течь по системе не будет, она будет застаиваться в системе, нарушая естественную циркуляцию, и отопление эффективно работать не будет.

Схема отопления с естественной циркуляцией – плюсы

Схема отопления с естественной циркуляцией имеет неоспоримые преимущества:

Во-первых, эта система проста в реализации. К монтажу системы предъявляется лишь одно требование, это уклон трубопровода;

Во-вторых, эта схема отопления не требует дополнительных устройств, например циркуляционных насосов, а, следовательно, эта схема не зависит от наличия электричества в доме (если конечно у вас не электрический котел отопления);

В третьих. Нет вибраций и шума в доме, так как нет сторонних приборов;

В-четвертых, опять, отсутствие приборов увеличивает срок службы системы отопления сделанной по этой схеме(30-35 лет без капитального ремонта).

Недостатки схемы отопления с естественной циркуляцией

Основной недостаток схемы отопления с естественной циркуляцией, это ограничение в длине контура отопления.

Примечание: Контур отопления это замкнутый «маршрут» движения теплоносителя, от выхода из котла отопления до его входа обратно. Контур отопления включает все устройство и приборы системы.

Длина контура отопления для полноценной реализации схемы отопления с естественной циркуляцией не должна быть более 30 метров. Следовательно, схема отопления с естественной циркуляцией применима только для небольших домов. Также самотек теплоносителя провоцирует засорение системы, а, следовательно, отопление по такой схеме, требует более частой промывки системы.

На этом все. Схема отопления с естественной циркуляцией разобрана. В следующей статье рассмотрим насосную схему отопления.

Расчет параметров системы отопления с естественной циркуляцией: как добиться бесперебойной работы?

Система отопления с естественной циркуляцией жидкости представляет собой замкнутое устройство гравитационного (самотечного) типа, позволяющее обогреть помещения в частном доме независимо от электропитания.

Такое преимущество конструкции даёт возможность использовать её в регионах с проблемами или полным отсутствием центральной электрической сети. Система экономична, но для её правильного функционирования потребуется сделать точные расчёты.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

Устройство водяного отопления, работающее самотеком, включает нагревательный элемент (котёл), трубы, прокладываемые разными способами, расширительный бак и радиаторы.

Принцип действия

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под влиянием термодинамических сил. Принцип действия системы основывается на разнице физических свойств горячей и холодной воды.

Пока работает котёл, в трубах всегда есть горячая вода, которая постепенно остывает, проходя по контуру и отдавая тепло в окружающую среду.

Плотность и масса воды при нагреве уменьшается, поэтому она легко вытесняется вверх остывшей жидкостью.

После достижения верхней точки контура, горячая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а затем по нижней части контура стекает к котлу, где снова нагревается.

Достоинства установки

Основными достоинствами отопительного контура гравитационного типа являются:

  • простота установки и использования;
  • высокая отдача тепла и стабильность микроклимата помещений;
  • экономичность ресурсов при условии качественного утепления строения;
  • отсутствие шума;
  • полная независимость от электричества;
  • редкие поломки и долгий срок службы при условии проведения периодических профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно самостоятельно. Правильный расчёт параметров, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонентов гарантирует срок работы конструкции до 35 лет.

Главный недостаток — конструкция может отопить частные дома площадью не более 100 м 2 , имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недостатков, ограничивающих применение самотечной конструкции:

  • обязательное наличие чердака для установки расширительного бачка;
  • медленный обогрев помещений;
  • необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

Разновидности отопительных систем с естественной циркуляцией

Конструкции могут быть реализованы в однотрубном или двухтрубном вариантах. По типу систем выделяют закрытые и открытые схемы установок. Правильно выбранный вид схемы обеспечит её максимальную эффективность.

Закрытый тип

Циркуляционная конструкция закрытого типа получила широкое распространение в странах Европы, а в России только начинает приобретать популярность.

Принципиальная схема

После нагрева, вода под давлением поднимается к расширительному баку, поделённому на 2 части мембраной. Нижняя часть бака заполняется водой, которая сжимает газ (чаще азот или воздух), находящийся в верхней части над мембраной. Создаётся дополнительное рабочее давление, способствующее движению жидкости.

Фото 1. Закрытый тип системы отопления с естественной циркуляцией. Должен быть оснащен герметичным расширительным баком.

Особенности

Основная особенность конструкции закрытого типа — герметичность бака и создание дополнительного давления в трубопроводе. Иногда для закрытых схем используют циркулярные насосы, которые работают от электросети. Благодаря низкой потребляемой мощности насоса, временное отключение электричества не скажется на работе системы.

Читать еще:  Система подземного полива огорода своими руками
Плюсы и минусы

Главные преимущества закрытых отопительных схем связаны с их герметичностью. Благодаря этому система почти не страдает от воздушных пробок, меньше подвергается коррозии, расходует меньшее количество теплоносителя, в качестве которого можно использовать не только воду, но и антифриз. Схема не требует больших уклонов трубопроводов, особенно если используется насос.

Внимание! Основной минус конструкции — необходимость установки большого бака, для которого нужно место. Длительные перебои с электричеством приведут к снижению эффективности схемы с насосом.

Система отопления частного дома с естественной циркуляцией

Отопление – одна из важнейших систем любого дома. В небольших домиках и дачных постройках чаще всего устанавливается вариант с естественной (гравитационной) циркуляцией. Среди его основных достоинств:

  • Невысокая стоимость
  • Простота монтажа
  • Минимальные затраты на эксплуатацию

Для запуска не нужно устанавливать и подключать насосы и другое вспомогательное оборудование. При работе не требуются добавочные источники питания или аккумуляторы. Источником движения жидкости является гидростатический напор и законы физики, благодаря которым теплоноситель перемещается самостоятельно.

Установки этого типа могут работать эффективно только в небольших домах. Это определяется так называемым «допустимым радиусом» системы, то есть, горизонтальными размерами, – если протяженность магистрали менее 30 метров. Еще один недостаток – достаточно медленный приход в рабочее состояние, т. к. все элементы долго разогреваются.

Какие преимущества обеспечивает система с естественной циркуляцией

Следует оценить все достоинства и возможные недостатки данного решения. Так что же относится к положительным факторам?

  • Экономичность. Для монтажа и обслуживания не нужно значительных финансовых затрат
  • Не требуется установка и запуск циркуляционных насосов
  • Отсутствует шум вследствие работы насосов
  • Система работает независимо от наличия или отсутствия электроэнергии (при установке газового котла)
  • Теплоноситель циркулирует без остановок, непрерывно
  • Для расчета, монтажа и обслуживания не нужны специальные знания, только данные о протяженности отопительной магистрали

Принцип работы основан на действии гравитации. Как известно из курса физики, при изменении температуры жидкости меняется ее удельный вес. Более легкие, нагретые слои движутся вверх, а тяжелые, холодные, – стремятся опуститься ниже. Благодаря этому теплоноситель равномерно перераспределяется между нагревательными элементами.

Для настройки качественной работы системы необязательно привлекать специалистов, при соблюдении основных принципов и правил все необходимые работы можно выполнить самому. И точно так же есть возможность провести мелкий ремонт, чтобы продлить работоспособность оборудования на 30-35 лет и больше.

Физические принципы и их реализация

При нагревании любой жидкости вместе с температурой изменяется ее плотность (уменьшается). Для ее подъема наверх устанавливается центральный стояк, соединяющий котел и расширительный верхний бак. По мере остывания вода становится тяжелее, и отдавший тепло системе теплоноситель опускается вниз, попадая в нагревательный котел. Затем освободившееся место в трубах и батареях заполняет более нагретая вода, поступающая сверху. Благодаря постоянному замещению опускающейся остывшей воды более нагретой, создается автоматическое движение теплоносителя, не требующее применения механических или электрических насосов.

Поступающий в батареи теплоноситель нагревает радиаторы, передавая им тепло, а через них нагревая окружающий воздух. После остывания жидкость уходит вниз, опять замещаясь более горячей. Этот процесс происходит непрерывно, пока котел создает разницу температур.

Основные элементы, необходимые для работы системы

Для монтажа потребуются такое составные части:

  • Котел. Главный элемент любой системы жидкостного отопления, который используется для нагрева теплоносителя. Котлы бывают различной конструкции, могут работать с разными видами топлива
  • Трубопроводная система. Бывает одно- или двухтрубной, для обеспечения большей интенсивности нагрева радиаторов
  • Радиаторы – передают тепло помещению, нагревая воздух
  • Расширительный бак

Одним из важнейших требований к прокладке трубопровода является соблюдение уклона, который должен быть постоянным. Оптимальным является перепад в 0,5 см на каждый метр горизонтально расположенной трубы. Наклон должен быть выполнен в сторону котла. Это означает, что вход нагревателя должен располагаться выше выхода при подключении радиатора.

Необходимость и величина наклона определяется следующими требованиями:

  • При его увеличении остывающая вода направляется к нагревателю быстрее
  • Попадающие в трубы при заполнении пузырьки воздуха будут двигаться вверх и выходить в атмосферу
  • От скорости перемещения теплоносителя зависит эффективность работы системы. Эта характеристика не должна быть слишком низкой или очень высокой

Скорость теплоносителя в трубах зависит от многочисленных параметров:

  • Температуры нагрева и результирующей разности плотности холодной и горячей воды
  • Размеров бака. Его наличие помогает созданию добавочного давления и немного ускоряет движение теплоносителя
  • Взаимного размещения элементов системы относительно друг друга
  • Гидродинамического сопротивления труб. Его оказывают добавочные радиаторы, повороты и разветвления

Чтобы эффективность обогрева была максимальной, нужно, чтобы теплоноситель перемещался как можно быстрее. И поэтому при проектировании следует минимизировать количество препятствий, снизив число разветвлений и поворотов. А также выбирать трубы увеличенного диаметра, три четверти или полдюйма.

Однотрубная система

Данная модель является наиболее простой схемой. Отопительный контур должен быть расположен как можно выше, под самым потолком. А трубы для возврата остывшего теплоносителя обратно к котлу должны размещаться максимально низко.

Эта модель отопления очень популярна в частном домохозяйстве, т.к. для ее построения требуется минимальное количество труб. Монтаж ее также достаточно прост.

Основное преимущество решения заключается в том, что котел для нагрева и радиаторы могут находиться на одном уровне. Нужно подчеркнуть, что при таком расположении элементов двухтрубная схема работать не сможет из-за малого гидростатического давления, не обеспечивающего нужную степень циркуляции.

Емкость расширительного бака рассчитывается в зависимости от количества батарей. Нужно учитывать, что бак не должен заполняться более, чем на три четверти своего объема, одновременно уровень воды должен быть выше точки забора для распределительной трубы, используемой для подачи к радиаторам. Иначе система не сможет функционировать и завоздушится.

В проекте требуется предусмотреть возможность добавления воды в бак – трубопровод с вентилем для пополнения количества теплоносителя. Также следует установить вентиль для слива излишков жидкости. Нужно также учесть возможность полного опустошения системы для проведения ремонта, текущего обслуживания или плановой замены теплоносителя.

Такая схема отлично подойдет для небольшого, на 2-3 комнаты, загородного дома.

Двухтрубная система

Кроме описанной выше, однотрубной, часто применяется двухтрубная гравитационная схема. В ней действуют сразу два контура. По одной теплоноситель подается в батареи, по второй возвращается к котлу для последующего нагрева.

Система требует более тщательного расчета, чем однотрубная, при этом понадобится больший расход материалов (труб). Зато будет обеспечен более равномерный нагрев всех батарей и высокая эффективность обогрева дома.

Монтаж ее также более трудоемкий и подразделяется на этапы:

  • Установка центральной отопительной трубы (стояка), подающей теплоноситель от котла в расширительный бак. Согласно строительным правилам, она должна подключаться к баку в нижней трети
  • Следует также установить в баке трубу для автоматического перелива, для стока лишней воды в канализацию
  • Соединение отопительной трубы с горизонтальной разводкой выполняется на уровне около трети общей высоты помещения (отсчитывая от пола). Она обеспечивает подачу теплоносителя к радиаторам
  • Патрубки для отвода остывшей воды подключаются к радиаторам снизу. По ним вода поступает в возвратную систему и направляется к котлу. Возвратный трубопровод должен идти параллельно линии подачи горячей воды, на меньшей высоте

В ходе монтажа отопления необходимо утеплить место размещения расширительного бака, а также тщательно защитить теплоизоляцией основной стояк, иначе неизбежны большие и бессмысленные потери тепла. Если чердачное помещение расширительного бака не утеплить, замерзшая вода приведет к выходу из строя и разрушению всей системы.

При расчете двухтрубной гравитационной системы требуется уделить внимание взаимному расположению котла, батарей и расширительного бака, чтобы обеспечить ее наиболее эффективное функционирование и максимальную теплопередачу при экономии топлива.

Котел должен находиться в максимально низкой точке, в подвале или на цокольном этаже. Для этого должно быть оборудовано отдельное помещение. При отсутствии подвала его можно поместить в углубление под домом.

Двухтрубная схема успешно работает для небольшого дома из 4-5 жилых и ряда хозяйственных помещений.

Гравитационное отопление, или система с естественной циркуляцией, является идеальным решением для владельцев небольших домов. Она недорога в установке и проста в обслуживании. Но для больших домов рекомендуется использовать двухтрубные системы, дополненные циркуляционным насосом, обеспечивающим принудительное перемещение теплоносителя.

Читайте другие статьи по данной тематике

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector