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 м2, 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.
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.
Открытый тип
Система отопления открытого типа включает в себя открытый, негерметичный расширительный бачок. Такую конструкцию чаще используют в старых помещениях. Несмотря на то что она теряет популярность, открытая схема остаётся надёжной и работоспособной.
Схема работы
Схема отопления с естественной циркуляцией открытого типа отличается от закрытого только устройством бачка и отсутствием необходимости установки электрозависимого агрегата.
Фото 2. Открытый тип циркуляционной отопительной системы, оснащен негерметичным расширительным бачком, без электрического насоса.
Отличие конструкции
Бак для открытого устройства можно сделать из подручных материалов и небольшого размера. Располагать ёмкость не обязательно в самой верхней точке.
Положительные и отрицательные стороны
К плюсам конструкции можно отнести простоту её монтажа, безопасность и независимость от внешних источников питания. Отрицательные стороны систем открытого типа связаны с попаданием в контур воздуха, что является причиной образования пробок, испарение воды и необходимость контроля её количества, а также невозможность использования антифриза из-за его вредного влияния.
Однотрубная
Однотрубная конструкция использует только одну линию трубопровода. Обладает низкой эффективностью, поэтому используется для обогрева маленьких помещений.
Контур
Трубы от нагревающего котла проходят по всему периметру комнаты, последовательно соединяясь с регистрами.
Вход горячей воды в батарею осуществляется через верхнее соединение, а слив – через нижнее. От последнего регистра остывшая жидкость самотёком направляется обратно к котлу.
Описание конструкции
Чтобы система хорошо функционировала, контур устанавливают под потолком, а трубы, несущие остывшую жидкость к котлу – под поверхностью пола. При выборе однотрубной схемы котёл с батареями допустимо располагать на одном уровне. Расширительный бак устанавливают в высшей точке контура.
Достоинства и недостатки
Несомненным достоинством конструкции является простота её установки и экономичность из-за минимального количества труб. К недостаткам однотрубного контура относят потерю тепла от регистра к регистру. Для обогрева двухэтажных строений использование подобной системы не рекомендуется.
Двухтрубная
Для создания двухтрубной системы прокладывают трубопровод прямой подачи и обратного тока жидкости.
Планирование и монтаж конструкции довольно сложны, но обеспечивают эффективный обогрев.
Принцип работы
Контур должен быть тщательно продуман и сконструирован следующим образом:
- Основной стояк, выходящий от котла, соединяют с расширительным бачком на расстоянии примерно 1/3 от общей высоты контура.
- После бака основная труба соединяется с разводкой труб, по которым подаётся горячий теплоноситель.
- Для удаления лишней жидкости бак оснащают трубой перелива, соединяя её с канализационной системой.
- Трубы, по которым остывшая вода будет двигаться к котлу, устанавливают в нижней части регистров параллельно трубам, содержащим горячий теплоноситель.
Особенности строения
Основной стояк, а также помещение, в котором располагается бак, утепляют, что предотвратит потерю тепла и замерзание системы. Нагревающий котёл располагают ниже всего в углублении или в подвале.
Преимущества и слабые стороны
Главные преимущества двухтрубной самотечной системы отопления являются равномерное распределение тепла между узлами контура, простота регулировки, возможность использования труб меньшего диаметра.
Конструкция позволяет исправлять погрешности расчётов и монтажа без снижения теплоэффективности.
Недостатков у системы практически нет, за исключением длительных подготовительных мероприятий. Но ради создания отлично функционирующего отопительного контура стоит потратить время и силы.
Создание подходящего уклона для самотёка
Основные требования, нормы, применяемые к созданию отопительных систем, представлены в СНиП 41-01-2003.
Чтобы снизить факторы, противодействующие нормальному току теплоносителя в трубах (изгибы контура, воздушные пробки), соблюдают рекомендации по уклону труб системы. Уклоны делают по ходу тока жидкости из расчёта от 1 до 5% в зависимости от длины трубопровода. Благодаря правильному уклону, воздух, накопившийся в трубах, пройдёт к расширительному баку, где получит выход.
Важно! Независимо от уклона труб, в системе гравитационного отопления открытого типа устанавливают краны для стравливания воздуха. Для двухтрубных конструкций монтаж производят с учётом уклона обеих частей контура.
Расчёт диаметра труб контура
Для самотечных конструкций необходимо использовать трубы большего диаметра, чем для систем с принудительной циркуляцией.
Правильно рассчитать диаметр помогают следующие правила:
- После подсчёта требуемой для обогрева помещения тепловой энергии, увеличивают полученный результат на 20%.
- По приведённым в СНиП формулам с помощью онлайн-калькулятора рассчитывают сечение труб.
- Принимают во внимание материал будущего трубопровода: стальные трубы должны быть не менее 50 мм в диаметре. В качестве стояка к котлу рекомендуют присоединять именно такую трубу.
- После каждого разветвления контура уменьшают диаметр труб на 1 размер, для обратного тока, наоборот, увеличивают.
Грамотный расчёт диаметра используемых труб, а также их уклон позволяет создать систему отопления, функционирующую без каких-либо проблем.
Система отопления с естественной циркуляцией, схема и принцип работы
Применение такого типа отопления, как система отопления с естественной циркуляцией, является наиболее распространенным для загородных домов и дач. Ее преимущества – доступность, экономичность, простота монтажа и эксплуатации.
Создание системы отопления с естественной циркуляцией не требует использования насосов или дополнительного оборудования, источников питания, поскольку гидростатический напор возникает самопроизвольно во время движения теплоносителя.
Схема отопления с естественной циркуляцией
Многие считают недостатком то, что использование данной системы допустимо лишь в довольно небольших строениях. В частности, радиус системы (горизонтальное расположение) не должен превышать 30 метров. Кроме того, не все предпочитают использовать отопление без насоса, поскольку скорость включения сети также является достаточно низкой.
Преимущества системы с естественной циркуляцией
Первым и одним из основных достоинств системы можно назвать ее экономичность. На самом деле, ее монтаж, а также и дальнейшее обслуживание, требуют относительно небольших финансовых затрат.
Схема отопления с естественной циркуляцией не требует дополнительного оборудования в виде циркуляционных насосов. А это означает, вы не будете ощущать вибрацию и шум их работы.
Кроме того, отсутствие необходимости установки такого насоса означает, что вам не придется тратить дополнительные средства на оплату электроэнергии, необходимой для его работы.
Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией
Еще одним весомым преимуществом данной системы является то, что теплоноситель циркулирует непрерывно.
Это обусловлено тем, что постоянно происходит изменение температуры и плотности теплоносителя. При этом благодаря такой цикличности происходит равномерное распределение тепла всеми отопительными элементами, входящими в отопление дома с естественной циркуляцией.
Популярность системы связана еще и с тем, что ее проектировка, монтаж и дальнейшее обслуживание не требуют специальных навыков.
То есть, для того чтобы создать качественную отопительную систему, не требуется привлекать дополнительных специалистов – все можно сделать самостоятельно.
Точно так же самостоятельно в дальнейшем владелец здания сможет справиться и с незначительными поломками.
Однако при правильном планировании и качественном выполнении отопление частного дома без насоса сможет работать, не требуя капитального ремонта не менее 30-35 лет.
Как работает данная система?
Движение теплоносителя (воды) по трубам обусловлено тем, что при повышении и понижении температуры изменяется масса и плотность жидкости.
Снижение массы и плотности воды происходит, когда она нагревается в котле. В это время в трубах находится уже отдавшая свое тепло более холодная вода, имеющая большую массу и плотность.
При этом под действием гравитационных сил холодная вода в радиаторе замещается водой горячей.
Для того чтобы понять, как именно функционирует гравитационная система отопления, достаточно просто вспомнить курс физики. Нагретая в котле вода, являясь более легкой, свободно поднимается по трубам центрального стояка.
В этот момент тяжелая холодная вода опускается в отопительный котел. Горячая вода, достигнув верхней точки, равномерно распределяется по радиаторам.
В них холодная вода опускается к нижней части батареи, а после и вовсе покидает ее, потому что ее попросту «вытеснила» горячая.
В момент поступления в радиатор горячего теплоносителя происходит процесс отдачи тепла. То есть, постепенно нагреваются материалы радиатора, передавая тепло непосредственно в помещение. Далее – остывший теплоноситель вновь замещается горячим. Этот процесс непрерывен. Жидкость циркулирует до тех пор, пока идет ее нагрев – то есть, пока работает котел.
Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией
Самотечная система отопления частного дома состоит из таких элементов:
- котел. Именно он осуществляет нагрев теплоносителя. Существует большое количество видов котлов, которые работают на различного типа топливе.
- трубопровод. Он может быть как одинарным, так и двойным (для обратного тока).
- отопительные элементы – радиаторы.
- расширительный бак.
При проектировании и монтаже такой схемы, как самотечная система отопления, крайне важно придерживаться обязательного требования – труба, по которой движется теплоноситель, непременно должна иметь уклон.
Он должен составлять минимум 0,005 м на метр погонный трубы и быть направленным в сторону нагревающего бака. То есть, если радиатор и котел расположены на одном этаже, то уровень входа трубы в радиатор должен быть несколько выше. Необходимость наличия уклона объясняется несколькими факторами:
- по трубе, которая имеет уклон, холодная вода значительно быстрее движется к нагревательному баку.
- наличие уклона крайне важно для того чтобы пузырьки воздуха, появившиеся в процессе нагревания теплоносителя, эффективнее поднимались в специальный расширительный бак, а оттуда – удалялись в атмосферу.
Необходимый уклон гравитационной системы отопления
Наличие расширительного бака в такой системе, как гравитационная система отопления из полипропилена, благотворно влияет на создание дополнительного давления в системе, что делает скорость передвижения теплоносителя несколько выше.
Следует отметить, что скорость перемещения теплоносителя в трубе напрямую зависит сразу от нескольких факторов. Прежде всего, это разница таких величин, как плотность, масса, объем теплоносителя в горячем и холодном состоянии.
Помимо этого, на скорость перемещения теплоносителя влияет также и уровень расположения отопительных элементов (радиаторов) относительно нагревательного котла. Однако гравитационное давление, возникающее во время перемещения теплоносителя, в некоторой степени расходуется в момент, когда жидкость преодолевает сопротивление трубопровода.
Дополнительными препятствиями, на которые также расходуется значительное количество гравитационного давления, являются дополнительные радиаторы, разветвления, повороты, присутствующие в системе.
Для более эффективного обогрева (и достижения максимальной скорости перемещения теплоносителя) следует проектировать отопление с естественной циркуляцией так, чтобы подобных препятствий было меньше.
В случае если подобная «сложность» системы вызвана необходимостью, решением возникшей сложности является использование труб большего диаметра.
Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Более сложная гравитационная схема отопления, предусматривающая наличие сразу двух контуров отопительной системы. По одному происходит передвижение горячей воды, которая движется от котла к радиаторам.
А второй контур предназначен для оттока остывшего теплоносителя от радиаторов к нагревательному котлу.
Данная самотечная система отопления предусматривает более тщательное планирование и использования увеличенного количества материалов (труб).
Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Принцип монтирования двухтрубной системы, предполагающей отопление самотеком, являет собой довольно трудоемкий процесс, который можно разделить на несколько этапов:
- монтаж основного стояка. Отопительная труба (по которой движется горячая вода) поднимается от котла к расширительному баку. Следует отметить, что наилучшее место присоединения стояка к баку – нижняя треть от общей его высоты.
- на уровне примерно трети высоты помещения (отмерять следует от уровня пола) отопительная труба соединяется с разводкой. Именно от нее и будут прокладываться трубы к приборам отопления – радиаторам.
- для своевременного удаления излишков жидкости в системе в бак должна быть врезана также труба перелива. Посредством ее использования лишняя жидкость будет направлена в канализацию.
- трубы для отведения уже отработанной (то есть – остывшей) воды следует врезать в нижнюю часть радиатора. По этим трубам вода возвращается к нагревательному котлу. Прокладываются они параллельно трубам подачи горячего теплоносителя.
Планируя естественное отопление дома, следует учитывать некоторые особенности. Прежде всего, труба основного стояка непременно должна быть утеплена – иначе существует вероятность существенной потери тепла.
Кроме того, обязательно следует утеплить помещение, в котором стоит расширительный бак. Чаще всего таким помещением является специальная комната на верхнем этаже или чердак. Если данная комната не будет утеплена, это может привести к тому, что часть теплоносителя попросту замерзнет – а это спровоцирует поломку системы.
Еще одна важная особенность – при планировании системы, перед тем, как сделать отопление без насоса, необходимо тщательно просчитать уровень расположения котла, расширительного бака и радиаторов. При правильном планировании достигается необходимое давление, которое способствует более эффективной работе системы. Следует учитывать, что ниже всего должен располагаться нагревательный котел.
Для него лучше всего оборудовать отдельную комнату на цокольном этаже или в подвале. Если возможности оборудования отдельного помещения нет (или просто нет цоколя, подвала), котел следует располагать в углублении. При правильном расчете, подобной системы достаточно для обогрева строения состоящего из 4-5 комнат с прилегающими бытовыми помещениями.
Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией
Однотрубная схема – наиболее простая модель отопительной системы. Такая естественная система отопления предполагает расположение отопительного контура максимально высоко (под потолком). При этом трубы для возвращения отработанного теплоносителя расположены под уровнем пола.
Популярность системы обусловлена тем, что для ее создания используется минимальное количество труб. При этом монтаж не отнимает много времени и сил, поскольку нет необходимости вмуровывать их в стены.
Преимущество данной системы состоит еще и в том, что для ее нормального функционирования допускается расположение радиаторов и нагревательного котла на одном уровне.
При этом следует отметить, что двухтрубная гравитационная система отопления двухэтажного дома при подобном расположении радиаторов и котла работать не будет, поскольку в ней недостаточно будет давления для нормальной циркуляции теплоносителя.
Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией
Для правильного функционирования системы необходимо наличие в ней расширительного бака. Во многом его объем зависит от количества и размера используемых радиаторов. При этом следует произвести точный расчет гравитационной системы отопления, что максимально бак можно заполнять лишь на ¾ объема.
Следует быть максимально внимательными – уровень теплоносителя не должен опускаться ниже уровня трубы, по которой горячая вода распространяется по трубам к радиаторам.
Если вода не будет достигать уровня разветвителя – подача ее к радиаторам будет прекращена.
Для того чтобы была возможность пополнять количество воды в системе, следует подключить к баку трубу с краном, соединенную с системой подачи воды. В таком случае, вы всегда сможете восполнить количество теплоносителя.
Кроме того, в баке необходимо установить еще один кран – посредством его можно будет спускать всю воду из системы в случае, если потребовался ремонт.
Можно с уверенностью сказать, что гравитационное отопление – идеальный выбор практичного владельца небольшого загородного домика. А для больших строений целесообразнее использовать не самотечные системы отопления, а двухтрубную систему, дополнив ее циркуляционным насосом.
Система отопления с естественной циркуляцией
При отсутствии или нестабильной подаче электроэнергии системы отопления частных домов часто организуют на базе схемы с естественной циркуляцией теплоносителя.
Такая схема является полностью энергонезависимой, способна обеспечить нужды отопления небольших домов площадью до 60 – 70 м2.
Материал статьи описывает принцип работы, устройство и виды системы с гравитационной циркуляцией, дает рекомендации по выбору материалов и монтажу.
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.
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.
Устройство системы с естественной циркуляцией
Базовый элемент системы отопления – котел – располагается в нижней точке системы. От теплогенератора поднимается вертикальный разгонный коллектор. Рекомендуемая высота коллектора – от 2,5 метров, диаметр трубопровода – не менее 50 мм.
На верхней точке разгонного коллектора, в месте поворота трубопровода к радиаторам, располагают расширительный бак открытого типа. Расширительный бак по желанию оборудуют линией перелива, соединенной с канализацией. Через нее излишки воды, образовавшиеся при нагреве и расширении, переливаются в канализацию.
Расширительный бак может оборудоваться линией подпитки, соединенной с системой водопровода. В отсутствии линии подпитки пополнение системы водой производится вручную. Расширительные баки при размещении в неотапливаемом помещении должны качественно утепляться.
Экспанзомат, кроме функций компенсации теплового расширения и подпитки, выполняет функцию естественного воздухоотводчика. Трубопроводы монтируются с уклоном таким образом, что пузырьки воздуха не уносятся в систему, так как вода имеет малую скорость, а поднимаются в верхнюю точку, на которой установлен РБ.
Из верхней точки разгонный коллектор меняет направление на горизонтальное и с нормативным уклоном прокладывается к радиаторам отопления. Система отопления в части обвязки радиаторов имеет 2 разновидности:
- Однотрубная;
- Двухтрубная.
Однотрубная система с естественной циркуляцией обладает свойством снижения температуры на каждом последующем радиаторе в ряду.
Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией
Сооружение байпасов для улучшения качества регулирования создает излишнее гидравлическое сопротивление, поэтому система чаще всего сооружается по простейшему принципу – радиаторы подключают к трубопроводу подачи последовательно, с последнего радиатора выходит обратный трубопровод и подсоединяется к котлу.
Двухтрубная схема системы отопления более удобна в регулировании. Здесь радиаторы подключены к подающему и обратному трубопроводу параллельно.
Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией
Для монтажа системы этого типа требуется большее количество трубы, соответственно схема имеет большее гидравлическое сопротивление. Регулирование температуры на радиаторах производится 2 методами:
- Принудительное, с помощью запорной арматуры;
- Естественное, за счет поэтапного изменения диаметра трубопроводов.
Принудительное регулирование можно производить шаровыми кранами, имеющими полнопроходное сечение. Регулирующие вентили малопригодны для этой задачи, так как обладают высоким гидравлическим сопротивлением и имеют сниженное проходное сечение.
Поэтапное изменение диаметра производится по принципу постепенного уменьшения диаметра подачи к последнему радиатору и постепенному расширению обратки от него к котлу. Выполнение такой схемы требует тщательного расчета, выполнить самостоятельно который довольно трудно.
Оба метода регулирования в любом случае значительно повышают гидравлическое сопротивление системы в целом, что отрицательно влияет на качество циркуляции и может привести к ее остановке. Поэтому большей популярностью пользуется все же однотрубная система, даже со своим недостатком – разницей температур в начале и в конце контура отопления.
Для систем отопления с естественной циркуляцией, предназначенных для отопления домов площадью не более 70 м2, падение температуры на последнем радиаторе может составлять 5 – 100С. Обычно этот недостаток частично нивелируется увеличением числа секций последних в ряду приборов отопления. Кроме того, однотрубные схемы часто модернизируют установкой циркуляционного насоса.
Подключение контуров теплых полов к системам гравитационного типа не производится.
Это обусловлено тем, что отдельные контуры водяных теплых полов имеют большое сопротивление, циркуляция возможна только с помощью циркуляционного насоса.
Установка насоса в точках подключения полов к системе с гравитационной циркуляцией внесет резкий гидродинамический дисбаланс и может нарушить принципы естественного циркулирования.
Материалы и оборудование системы отопления
Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:
- Котел следует размещать в нижней точке системы;
- Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
- 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.
Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.
Достоинства и недостатки системы с естественной циркуляцией
Достоинствами схемы с гравитационным движением теплоносителя являются следующие показатели:
- Полная энергонезависимость;
- Простота устройства и эксплуатации.
Система с естественной циркуляцией обладает и массой недостатков:
- Сложность регулирования;
- Неравномерное распределение тепла;
- Непривлекательный внешний вид;
- Ограничения по тепловой мощности;
- Сложность самостоятельного монтажа – требуется привлечение сварщика.
Система отопления с естественной циркуляцией используется сейчас больше как вынужденная мера. Главная причина строительства гравитационного водяного отопления – серьезные перебои в электроснабжении. Тем не менее, в некоторых ситуациях сооружение гравитационного отопления является единственно возможным техническим решением для обогрева частных домов и дач.
(Просмотров 3 577 , 3 сегодня)
Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы и особенности монтажа
Все технологии и изобретения, придуманные человечеством, с течением лет словно бы просеиваются сквозь гигантское сито.
Что-то безвозвратно проваливается в бездну прошлого, превращаясь в архаизм, а что-то – остается и становится «классикой, проверенной временем».
К последней категории относится и система отопления с естественной циркуляцией, которая, несмотря на появление более практичных и функциональных решений, является весьма востребованной среди владельцев частных домов. Ее особенности и способы устройства – тема данной статьи.
Водяное отопление с естественной циркуляцией – принцип работы
Данную систему называют по-разному: термосифонной, гравитационной или самотечной.
Состоит она из следующих компонентов:
- теплогенератор (котел или печь/камин с водяной рубашкой);
- замкнутый контур из труб и радиаторов, заполненный жидким теплоносителем (вода, масло или антифриз);
- расширительный бак;
- запорная и регулирующая арматура;
- контрольно-измерительные приборы.
Нагреваясь в теплообменнике котла или печи, рабочая среда движется по контуру, передавая тепловую энергию радиаторам, а те уже греют воздух в помещениях. Способ, которым обеспечивается движение теплоносителя в системе, как раз и определяет основную ее особенность.
Как работает данная система?
Если некоторую часть среды подвергнуть нагреву, ее объем, согласно законам физики, увеличится. При этом со стороны более холодного окружающего вещества на нее начнет воздействовать архимедова сила, заставляя устремляться вверх.
Это явление называется конвекцией. Именно оно выступает в роли двигателя теплоносителя в системах отопления с естественной циркуляцией. А поскольку конвекция обусловлена гравитацией, такие системы часто называют гравитационными.
Отопительная система с естественной циркуляцией
Конвекционный поток будет тем мощнее, чем большей будет разница температур между нагретым в котле теплоносителем и отработанным, поступающим к теплогенератору по так называемой обратке.
При этом, очевидно, для перекачивания рабочей среды нет необходимости применять насос, а значит система не нуждается в электричестве, то есть является, как принято в таких случаях говорить, энергонезависимой.
Если нет насоса – значит нет и избыточного давления, следовательно, в качестве расширительного бака можно использовать просто открытую емкость, а не покупной резервуар с мембраной.
Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией
- 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.
- 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:
- 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
- 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».
- 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).
- 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.
Однотрубная система отопления
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.
- 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.
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.
Таким образом, все приборы подсоединяются параллельно, что обеспечивает следующие преимущества:
- 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).
Загрузка...
