Система отопления с естественной циркуляцией

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.

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!

Монтаж отопления с естественной циркуляцией своими силами

В обиходе ее часто называют «ленинградкой». Это самый дешевый вариант – радиаторы просто подключают один за другим, как бы нанизывая их на единственную трубу. За время пути по контуру теплоноситель успевает сильно остыть, что для естественной циркуляции вроде бы и хорошо.

Однако, из-за последовательного подключения приборов система имеет значительное гидравлическое сопротивление, которое может свести на нет преимущество от большого температурного перепада.

Монтаж радиатора к меди (однотрубная система отопления)

По этой причине при устройстве однотрубной системы важно избегать лишних поворотов или сужений, а некоторые радиаторы, например, стальные панельные, вообще могут заблокировать циркуляцию рабочей среды. Существенным недостатком однотрубной системы является отсутствие возможности сбалансировать контур путем независимого регулирования теплоотдачи на каждом радиаторе

Существенным недостатком однотрубной системы является отсутствие возможности сбалансировать контур путем независимого регулирования теплоотдачи на каждом радиаторе.

Поэтому чаще всего применяют усовершенствованный вариант ленинградки, в котором параллельно каждому радиатору устраивается обводной байпас (перемычка) с регулирующей арматурой.

Открывая или закрывая вентиль на байпасе, мы соответственно уменьшаем или увеличиваем поток теплоносителя, идущий через радиатор. При этом будет меняться и мощность теплоотдачи на нем.

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Материалы и оборудование системы отопления

Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:

1. Котел следует размещать в нижней точке системы;
2. Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
3. Система монтируется с минимумом гидравлических сопротивлений – поворотов, сужений, минимальным числом запорной арматуры.

Напольный котел отопления

В качестве теплогенераторов для систем гравитационного типа применяются в основном напольные котлы, имеющие увеличенные диаметры подключения и размеры теплообменника по сравнению с настенными моделями.

Основным видом приборов отопления для самотечной схемы являются чугунные радиаторы. Они обладают увеличенным проходным сечением секций устройства.

Чугунный радиатор в системе с естественной циркуляцией

Другие виды радиаторов (а также конвекторы) имеют малое внутреннее сечение и создают излишнее сопротивление.

Зачастую системы с естественной циркуляцией выполняются вообще без приборов отопления – по периметру помещений прокладываются стальные трубы. В этом случае циркуляция имеет лучшие параметры, но для достижения требуемой величины поверхности теплообмена может требоваться увеличение диаметра трубопроводов. К тому же такая конфигурация отопления малопривлекательна внешне, занимает много места.

Для монтажа отопления применяются в основном стальные трубы.

Трубопроводы для отопления из стали

Разгонный стояк в любом случае сооружается из стали, так как температура в зоне котла достигает высоких значений. Несколько реже применяются трубы из стабилизированного полипропилена. Рекомендуемый диаметр трубопроводов – 32 мм и больше.

Другие полимерные трубопроводы – металлопластик, трубы из сшитого полипропилена – применять не рекомендуется. Фитинги этих систем значительно снижают проходное сечение и создают излишнее гидравлическое сопротивление, препятствующее естественной циркуляции.

Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.

Выбираем котел отопления для одноэтажного дома

Виды отопительных котлов

Следующим важным этапом планирования схем разводки отопления одноэтажного дома является подбор котла. Он должен обеспечить нагрев воды в трубах и при этом иметь высокий показатель КПД.

Если одноэтажный дом не будет с печным отоплением – необходимо выбрать оптимальный тип котла. В настоящее время производители предлагают несколько видов этого оборудования, отличающихся используемым энергоносителем, комплектацией и функциональностью. Рассмотрим основные критерии выбора котла для правильной организации отопления в одноэтажном частном доме своими руками:

• Тип используемого топлива – газ, уголь, дрова, дизельное топливо, пеллеты. Это зависит от доступности и стоимости каждого вида энергоносителя;
• Комплектация. Наиболее рациональными считаются схемы теплоснабжения одноэтажного дома с двухконтурным котлом. Он включает в себя не только расширительный бак и циркуляционный насос, но и обеспечивает горячее водоснабжение. Однако стоимость такого оборудования значительно выше, чем у простых твердотопливных котлов;
• Тип монтажа – настенный или напольный. Газовые котлы относительно небольшой мощности (до 30 кВт) можно установить на стену. Все твердотопливные модели поставляются только в напольном варианте.

Немаловажным фактором является стоимость оборудования. Следует учитывать, что в схеме отопления одноэтажного частного дома необходим насос, если его нет в комплектации котла.

На практике для организации теплоснабжения одноэтажного дома своими руками могут использоваться как газовые, так и твердотопливные модели котлов. Все зависит от доступности энергоносителя.

Для твердотопливных котлов необходимо отдельное помещение с принудительной циркуляцией. В нем нельзя хранить горючие материалы, в том числе и топливо.

Виды систем

Как уже говорилось, в самотечной системе отопления не должно быть перепадов по высоте, иначе она просто не будет работать. По этой причине может быть сделано несколько контуров.

Одноконтурная

Схема подключения с естественной циркуляцией

Здесь всё предельно ясно – одна труба идет от котла, а другая к нему, а между ними подключаются батареи. Представленная схема поможет в этом разобраться.

Одноконтурная система может быть и однотрубной. только в этом случае нужно учесть тот фактор, что каждая последующая батарея в самотечной системе будет чувствительно холоднее предыдущей.

Двухконтурная

Двухконтурные системы могут отличаться направлением движения теплоносителя:

1. Со встречным движением.
2. С попутным движением.

Выбор способа монтажа труб с учетом направления движения теплоносителя, в основном зависит от того, где в помещении расположены двери или есть другие нюансы, из-за которых монтаж обратки в этом месте невозможен.

Независимо от выбранной системы, угол уклона труб не изменяется.

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.

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.

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.

Схема однотрубной системы отопления

В подобных схемах раздача горячего теплоносителя радиаторам и отбор остывшего осуществляется по одной и той же трубе. Если разводка – горизонтальная, то магистраль представляет собой замкнутый контур, идущий от подающего патрубка котла к обратному. Батареи же присоединяются к нему обоими подводками. Примером может служить популярная однотрубная система отопления ленинградка, могущая работать с естественной циркуляцией теплоносителя. Ее схема для одноэтажного дома показана ниже:

Непременным условием нормальной подачи воды в радиаторы здесь является наличие петли разгонного коллектора. К его верхней точке подключается открытый расширительный бак. Нагретая вода из котла поднимается по коллектору, после чего по принципу сообщающихся сосудов затекает во все батареи. Если их количество не превышает 5, то отопление будет работать без проблем, это проверено на практике.

Дело в том, что каждый последующий отопительный прибор получает смесь горячего и остывшего теплоносителя из предыдущей батареи. Поэтому теплоотдача его снижается, если не нарастить количество секций. Когда число радиаторов превышает 5, то последние из них будут слишком холодными, сколько секций ни добавляй. При такой необходимости нужно монтировать двухтрубную гравитационную систему, о чем пойдет речь далее.

Для двухэтажного частного дома площадью до 200 м2 хорошо подойдет однотрубная система отопления с вертикальными стояками и естественной циркуляцией. Городить на каждый этаж горизонтальную ленинградку, подключенную к вертикальному коллектору, не имеет смысла, да и работать это будет плохо. Правильнее провести подающую магистраль по чердаку или под потолками второго этажа и опустить от нее стояки, как изображено на схеме:

Нагрузка на стояки небольшая – всего по 2 отопительных прибора, так что их температура будет почти одинаковой. Чтобы батареи не зависели друг от друга, между подачей и обраткой можно поставить перемычки – байпасы.

Естественная циркуляция воды в системе отопления: плюсы и минусы

В гравитационной системе отопления теплоноситель передвигается по трубам самотеком, без участия насоса. Перемещение воды происходит по трубам, которые размещаются под небольшим наклоном. Круговорот воды в системе будет лучше, если трубы будут большего диаметра. Стандартными считаются пластиковые трубы, хотя при перегреве котла возможен их разрыв. Металлические трубы хорошо сохраняют тепло, они прослужат дольше, хотя их установка тянет за собой финансовые расходы.

При большом объеме воды в баке самотечное отопление будет инертным. После отключения котла теплоноситель сможет перемещаться по системе продолжительное время, нагревая радиаторы. Таким образом, температура в помещении будет снижаться медленно. Данная система не зависит от электроэнергии.

Гравитационное отопление имеет недостатки:

• Нет возможности регулировать температуру;
• При поломке одной и батарей, выходит из строя вся система отопления;
• Нельзя подключить к системе теплый пол;
• Низкий КПД.

Если судить по сложности установки и дальнейшем обслуживании, считается что система обогрева с естественной циркуляцией вполне понятна, чтобы владелец монтировал ее своими руками.

Плюсы и минусы

У закрытой системы отопления есть свои положительные и отрицательные стороны:

1. Установка осуществляется намного быстрее, чем обустройство открытого типа.

2. Мембранные и безнапорные баки не позволяют жидкости улетучиваться.

3. Даже с трубами малого диаметра эффективность сохраняется.

4. Невозможность попадания кислорода предполагает защиту от коррозии.

5. В качестве носителя в системе отопления используется вода или антифриз.

6. Расширительный бак можно устанавливать рядом с котлом.

7. Высокий уровень теплоотдачи обеспечивает стабильный обогрев.

В качестве недостатков отмечены следующие факторы:

• Использование насоса подразумевает зависимость от электричества.
• Для закрытого типа требуется бак большого объема.
• Без автоматики достаточно трудно регулировать температуру и давление.
• Если планируется использовать принудительно, требуется установка насоса.

Основные нюансы настройки и запуска

Схема подключения системы отопления заключается в установке котла в вентилируемом помещении. На выходе монтируют узел безопасности с манометром, воздухоотводчиком и клапаном сброса давления. Далее подсоединяют циркуляционный насос с производительностью примерно 40 л в минуту для дома площадью 200 м 2. Подиум для оборудования облицовывают негорючим материалом, содержащим асбест. Рядом монтируют расширительный бак. В соответствии со схемой разводки делают сквозные отверстия для труб и устанавливают запорную аппаратуру.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

На следующем этапе требуется заполнить систему. Перед процедурой нужно проследить, чтобы качество теплоносителя соответствовало требованиям. Воду лучше подвергнуть предварительной очистке, антифриз подготавливают заранее

Важно не забыть промыть трубопровод, устранить накипь и грязь из радиаторов

Чтобы закачать носитель для обогрева частного дома, необходимо проверить состояние вентилей для слива и кранов Маевского, они должны быть закрыты до упора. Вода подается под небольшим давлением, чтобы равномерно удалить воздух. В процессе убирают кислород из радиаторов. Как только закончится поступление носителя, нужно приступать к повышению давления, следя за показателями манометра. При отметке в 2 атмосферы воздух стравливают посредством кранов Маевского, затем снова начинают нагнетание. Закачать жидкость нужно до того момента, пока она не польется из перелива.

Заполнить оборудование с котлом и насосом при отсутствии централизованной подачи нужно таким образом: нагнетательный шланг присоединить к сливному патрубку, чтобы получилась прямая магистраль от скважины к вентилю. Все краны открывают для выхода воздуха, что позволяет закачать необходимое количество жидкости.

Если насос не предусмотрен, шланг поднимают на высоту 20 метров, через него придется заполнить контур отопления. Такой способ помогает создать водяное давление в 1,5 атмосферы. Резьбовое соединение, на котором крепится расширительный бак, убирают, чтобы подготовить воронку для трубопровода. После полной закачки его возвращают на место. В процессе необходимо следить за манометром.

В завершение работы включают оборудование, чтобы понять, правильно ли произведено заполнение и подобрано давление. Если была допущена ошибка, радиаторы останутся холодными, вода потечет из бака, в батареях будут слышны характерные звуки: бульканье, постукивание.

Система отопления в частном доме закрытого типа предполагает естественную или принудительную циркуляцию, вертикальную разводку магистрали

Чтобы достичь оптимального температурного режима в помещениях, важно грамотно провести настройку и запуск техники, подготовку носителя, его правильную закачку. Благодаря хорошо выполненной работе, радиаторы прогреются моментально, и система будет функционировать без перебоев

Двухтрубная отопительная система

Для этой системы понадобится больше труб, но зато она гораздо более удобна в эксплуатации, чем однотрубная. По периметру помещения прокладывают две трубы: верхняя (подача) – от котла, нижняя (обратка) – к котлу. Между ними устанавливаются радиаторы: входной патрубок через отвод подключается к трубопроводу подачи, выходной – к обратке.

• снижается гидравлическое сопротивление контура;
• тепло по приборам распределяется равномерно;
• настройку и обслуживание радиатора можно осуществлять независимо от всей системы.

Перед каждым радиатором можно установить управляемый термодатчиком клапан с электроприводом.

При этом система останется энергонезависимой, так как при отключении электричества она полностью сохранит работоспособность (клапаны можно будет подрегулировать вручную).

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.

Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.

За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.

Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.

Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.

Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).

При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.

Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:

• Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
• В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
• Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.

Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.

При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:

1. Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
2. При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
3. Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
4. Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.

Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».

Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.

Основные физические параметры системы отопления с естественной циркуляцией

Циркуляционный напор Рц — физическая величина, определяемая разностью высот центров котла и самого нижнего отопительного прибора (радиатора).

Гравитационная схема

Чем больше разница высот (h) и разница плотностей нагретой (ρ_г) и охлажденной (ρ_о) жидкостей в системе, тем более качественная и стабильная будет циркуляция теплоносителя.

«Поищем» причину появления циркуляционного напора в системе отопления с естественной циркуляцией в «дебрях» законов физики.

Если допустить, что температура теплоносителя в системе отопления «делает прыжок» между центрами приборов (котла и радиаторов), то есть верхняя часть системы содержит более горячую воду, чем нижняя часть системы.

Отсекаем (мысленно) верхнюю часть на схеме контура и… Что мы видим? Знакомую картину со школы — два сообщающихся сосуда, находящиеся на разном уровне. А это приведет к тому, что жидкость с более высокой точки по действием гравитационной силы будет перетекать в более низкую.

Вследствие того, что отопительная система представляет собой замкнутый контур, то вода не выплескивается, а просто стремиться выровнять свой уровень, что приводит к выталкиванию нагретой воды вверх и к дальнейшему ее «самостоятельному гравитационному» пути по системе отопления.

Вывод таков! Основополагающим показателем циркуляционного напора является разница высот установки котла и последнего (нижнего) в системе радиатора. Поэтому в системах отопления частных домов котлы по возможности располагают в подвалах, соблюдая предельную высоту в 3 м.

В квартирных вариантах котлы стараются «углубить» до плиты перекрытия, соответственно «пожарообезопасив» «гнездо» посадки котла в пол.

Согласно формуле, приведенной выше, на циркуляционный напор существенной влияние оказывает и разница плотностей холодной и горячей воды в системе.

Система отопления с естественной циркуляцией является саморегулируемой системой, то есть, например, при повышении температуры нагрева теплоносителя естественным образом (см. формулу) увеличивается циркуляционный напор и, соответственно, расход воды.

При низкой температуре в отапливаемом помещении разница плотностей воды большая и циркуляционный напор достаточно большой. При прогреве помещения теплоноситель уже не так остывает в радиаторах, и разница плотностей нагретого и охлажденного теплоносителя уменьшается. Соответственно уменьшается и циркуляционный напор, уменьшая «расход» воды.

Охладился воздух в помещении? Например, кто-то открыл двери на улицу. Разница плотностей опять возросла, увеличив напор воды.

Как рассчитать мощность котла

Данная процедура на самом деле очень ответственна. Ведь от того, насколько правильно будет подобрана мощность котла, зависит эффективность обогрева помещений. Расчеты производятся прежде всего исходя из того, что на 10 м2 площади дома необходим 1 кВт мощности

При этом во внимание берутся также поправочные коэффициенты для регионов:

• для севера – 1,5-2,
• для средней полосы – 1,4,
• для южных районов – 0,8.

Также рассчитать мощность можно, исходя из объема помещения. Этот показатель просто умножают на 40 Вт. Для частного дома на свайном фундаменте принимается поправочный коэффициент в 1,4. На каждую дверь к полученной мощности прибавляется 300 Вт, на каждое окно – 70-100 Вт.

Элементы системы отопления

В подавляющем большинстве случаев частные жилые дома обогреваются водяными системами отопления. Это традиционный подход к решению вопроса, имеющий неоспоримое достоинство – универсальность. То есть, тепло доставляется во все помещения посредством теплоносителя, а уж нагревать его можно с помощью различных энергоносителей. Их перечень мы рассмотрим далее, при выборе котла.

Любая система отопления, где передаточным звеном служит теплоноситель, делится на такие составные части:

• источник тепла;
• трубопроводная сеть со всем дополнительным оборудованием и арматурой;
• приборы отопления (радиаторы или греющие контуры теплых полов).

С целью обработки и регулирования теплоносителя, а также производства работ по обслуживанию в отопительных системах применяется дополнительное оборудование и запорно – регулирующая арматура. К оборудованию относятся следующие элементы:

• расширительный бак;
• циркуляционный насос;
• гидравлический разделитель (гидрострелка);
• буферная емкость;
• распределительный коллектор;
• бойлер косвенного нагрева;
• приборы и средства автоматизации.

Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется, а в замкнутом пространстве ее дополнительному объему деваться некуда. Во избежание разрыва соединений от повышенного давления в сети ставится расширительная емкость открытого или мембранного типа. Она и принимает лишнюю воду.

Принудительную циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, а при наличии нескольких контуров, разделенных гидрострелкой или буферной емкостью, используется 2 и более перекачивающих агрегатов. Что касается буферной емкости, то она работает одновременно как гидравлический разделитель и теплоаккумулятор. Отделение котлового контура циркуляции от всех остальных практикуется в сложных системах коттеджей с несколькими этажами.

Коллекторы для распределения теплоносителя ставятся в системах отопления с теплыми полами либо в случаях, когда применяется лучевая схема подключения батарей, об этом мы расскажем в следующих разделах. Бойлер косвенного нагрева – это резервуар со змеевиком, где вода для нужд ГВС подогревается от теплоносителя. Для визуального контроля над температурой и давлением воды в системе устанавливаются термометры и манометры. Средства автоматизации (датчики, терморегуляторы, контроллеры, сервоприводы) не только осуществляют контроль над параметрами теплоносителя, но и регулируют их в автоматическом режиме.

Куда ставить котёл

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

3 Правила выбора комплектующих

В связи с тем, что в коллекторе (стояке) проходит самая высокая температура теплоносителя, саму трубу нужно устанавливать металлическую. Кроме этого, если используется печка, а не котёл как источник тепла, то внутри возможно прохождение пара, что может пагубно сказаться на работе системы.

Стоит учитывать и то, что при отоплении гравитационного типа диаметр труб водяного контура должен быть немного больше, чем в схеме с насосом. Как показывает практика, для отопления дома в 160 квадратных метров достаточно двухдюймовых труб на выходе (стояк) и на входе в теплообменник. Это нужно, поскольку при естественной схеме скорость воды меньше, что может привести к следующим проблемам:

• при низком давлении вода не сможет пробить засоры и воздушные пробки;
• в несколько раз меньший объём тепла получает помещение от котла за период прохождения воды от начальной до конечной точки.

Если схема предусматривает подачу воды снизу радиаторных батарей, то важной задачей остаётся обустройство вывода воздуха из системы. Он не может полностью удаляться через расширительный бак, поскольку вода поступает по магистрали, которая находится по уровню ниже, чем сами потребительские приборы (радиаторы)

Если используется принудительная схема, то давления достаточно, чтобы кислород выходил через воздухосборники, установленные в верхней точке прибора. С помощью кранов Маевского можно регулировать теплоотдачу. Такие краны в гравитационной схеме как раз используются для отвода воздуха из системы, в которой подача воды осуществляется по трубе, расположенной ниже батарей.

Выбор труб

Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:

• диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
• диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
• диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.

В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2 нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.

Принцип работы схемы с естественной циркуляцией

Принцип работы самотечной системы отопления базируется на теплофизических свойствах воды. При нагреве жидкость приобретает меньшую плотность и соответственно – массу. Горячий теплоноситель, нагретый в котле, поднимается по вертикальному трубопроводу, часто называемому разгонным коллектором.

Освободившееся пространство естественным образом занимает более холодный теплоноситель, имеющий более высокую плотность и массу, сосредоточенный в нижней части системы. За счет образования разницы плотностей холодного и горячего теплоносителя возникает постоянный цикл движения воды в системе отопления.

Гравитационная составляющая циркуляции улучшается сооружением трубопроводов системы с нормативным уклоном, который составляет не менее 2 мм на 1 погонный метр длины. Уклон ориентирован в сторону движения теплоносителя.

Вода в процессе работы системы имеет малую скорость движения, на качество циркуляции отрицательно влияют любые гидравлические сопротивления. Схема работает без наличия насосного оборудования и потребления электрической энергии.

Закрытая система отопления удобный вариант для частного дома

Любая гидравлическая система отопления представляет собой комплекс отопительных устройств и нагревательных приборов, соединенных между собой трубопроводом в определенном порядке. При нагревании теплоносителя он изменяется в объеме (расширяется). Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией предусматривают компенсацию этого процесса за счет расширительного бака.

В зависимости от того, сообщается ли такой бак с наружным атмосферным воздухом, отопительные системы делятся на две разновидности – открытые и закрытые системы отопления.

Схема закрытой системы отопления

Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Включение насоса в гидравлическую схему позволяет проводить обогрев помещений более эффективно. Принудительная циркуляция позволяет включать в такую схему дополнительные отопительные устройства (например, системы «тёплый пол»).

Наличие насоса в схеме ставит отопление в зависимость от электроснабжения, но при этом циркуляция теплоносителя происходит намного эффективнее.

При реализации такой схемы установка этого насоса проводится на обратной магистральной трубе перед котлом. Там же устанавливается и расширительный бак для отопления закрытого типа.

Понятно, что такое расположение делает сам монтаж проще, так как отпадает необходимость соблюдать угол уклона, утеплять трубопровод и на главные стояки (магистрали) устанавливать трубы большего диаметра (что не всегда эстетично в жилом помещении).

Фото закрытых баков

Система отопления закрытого типа предупреждает испарение теплоносителя. В связи с этим отпадает необходимость постоянного контроля его уровня в системе .

Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет проводить прогрев за меньшее время и изменять нагрев в каждом отдельном помещении. Если в цепь включен комнатный термостат, то появляется возможность эффективно обогревать помещения при изменении температуры ниже установленной.

Какой отопительный котел выбрать

Выбор отопительного котла

Не секрет, что существует достаточно большой выбор современных отопительных котлов. Их делят на виды по топливу, на котором они работают. Какой именно выбрать, решать приходится по обстоятельствам. За основу берется то топливо, которое легче всего найти в вашем регионе, и которое дешевле всех остальных.

В настоящее время производители предлагают комбинированные модели, работающие на двух видах топлива. К примеру, газ и дрова, газ и электричество, уголь и электричество, дрова и солярка. Когда кончается одно топливо, его можно заменить другим. Поэтому совет — выбирайте тот котел, который для вас удобен и в плане обеспечения топливом, и в плане эксплуатации и обслуживания.

Источник https://pechistroy.ru/sistemy-otopleniya/sistema-otopleniya-s-estestvennoy-tsirkulyatsiey.html

Источник https://vse-otoplenie.ru/sistema-otoplenia-s-estestvennoj-cirkulaciej-kakuu-shemu-lucse-vybrat-dla-izgotovlenia-svoimi-rukami

Источник

Источник