Необходимо отметить, что система отопления с естественной циркуляцией используется в частных домах достаточно давно – с начала прошлого века. По сути, она появилась одновременно с водяным отоплением и не теряет популярности по сей день. Цель данной статьи – описать, за счет чего функционирует такая схема и рассказать интересующимся домовладельцам о существующих разновидностях подобных систем.
Принцип работы и особенности самотечных систем
Как явствует из названия, в нашем случае теплоноситель движется по трубопроводам самостоятельно, без какого-либо внешнего воздействия с помощью насоса. Подобный способ циркуляции применялся изначально во всех системах водяного отопления. В нынешнее время, когда появились циркуляционные насосы, владельцы частных домов интересуются самотечными схемами с одной целью: быть независимыми от внешних источников электроэнергии.
В основе самостоятельного движения теплоносителя лежит явление конвекции. Одна и та же среда (в данном случае – вода), имеющая разную температуру, различается и по удельному весу. Простыми словами, куб холодной воды весит больше, чем 1 м3 горячей из-за различной плотности. Внутри замкнутого пространства труб это приведет к тому, что остывающая среда станет постоянно выталкивать вверх более легкую горячую воду. Типовая схема такой системы показана на рисунке:
Вследствие разности плотностей и масс воды внутри самотечной системы отопления возникает небольшое избыточное давление, преодолевающее гравитацию и силу трения, в результате чего возникает естественная циркуляция теплоносителя. Отсюда и второе название – гравитационная.
Поскольку величина возникающего избыточного давления невелика, для естественной циркуляции воды в системе отопления нужно создать благоприятные условия. Этому способствуют следующие мероприятия:
- применение труб увеличенных диаметров, рассчитанных на медленное течение воды (0.1-0.3 м/с);
- соблюдение уклонов горизонтальных магистралей. Величина уклона – не менее 3 мм на 1 м трубопровода;
- значительная разница температур теплоносителя в подающей и обратной магистрали (не менее 25 °С);
- монтаж в самой верхней точке сети расширительного бака открытого типа, сообщающегося с атмосферой;
- установка котла таким образом, чтобы его патрубок обратки находился как можно ниже уровня отопительных приборов первого этажа.
Для справки. На практике при устройстве самотечных систем своими руками магистральные трубопроводы прокладываются из труб диаметром не менее 50 мм (2 дюйма), а подводки к радиаторам – 20 мм (3/4 дюйма).
Часто домовладельцы задаются вопросом – а можно ли сделать систему с естественной циркуляцией закрытой, поставив расширительный бак мембранного типа? Ответ очевиден: при расширении жидкость должна будет преодолеть сопротивление мембраны бака, а избыточное давление в сети и так невелико. Скорость движения теплоносителя снизится до минимума, а то и до нуля. Поэтому схемы, использующие гравитационный принцип работы, всегда делаются открытыми.
Важное преимущество, которое дает самотечная система отопления, - независимость от электроэнергии, что очень актуально в районах с ненадежным электроснабжением. Но за это приходится расплачиваться более дорогим монтажом и большими трубами, идущими через все помещения. Схема не может быть реализована в частных домах большой площади и этажности из-за низкой эффективности и экономической нецелесообразности. В таких коттеджах применяется система закрытого типа с насосом и средствами бесперебойного электропитания.
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.
Совет. Для балансировки или отсечения в самотечных системах необходимо использовать арматуру с наименьшим сопротивлением – полнопроходные краны и специальные термостатические вентили.
Схема двухтрубной системы
Здесь тепло переносится к радиаторам по одной трубе, а остывшая вода возвращается по другой. Это позволяет обеспечить эффективную работу большего количества батарей, подключенных к одной горизонтальной ветви. В одноэтажном доме подающий коллектор размещают на чердаке или под потолком, обратный – над полом. Разгон тут не требуется, труба и так поднята на достаточную высоту, что и показано на изображении:
Как видно по схеме, оптимальное решение для хорошей естественной циркуляции – это двухтрубная система отопления, разделенная на 2 ветви с одинаковым количеством радиаторов на каждой. В противном случае из-за уклонов на большой длине монтаж трубопроводов будет затруднен. Что касается двухэтажного дома, то здесь опять же уместна вертикальная разводка, но с разделением на магистрали подачи и обратки. Как это правильно сделать, отражено на схеме:
При двухтрубной системе все батареи получают теплоноситель с одинаковой температурой, это важный плюс. Также становится проще осуществлять автоматическое регулирование, так как приборы не зависят друг от друга. Недостаток состоит в большем расходе материалов для вариантов горизонтальной разводки, например, в двухэтажном здании:
Для справки. Большинство домовладельцев для улучшения работы системы все же устанавливают на обратном коллекторе циркуляционный насос. Но ставят его на байпасе, чтобы в случае отключения электричества всегда можно было перейти на самотек, открыв соответствующий кран.
Заключение
Естественная циркуляция в системах водяного отопления хоть и дает независимость от электричества, но требует тщательного подхода в расчетах и монтаже. Особенно это касается однотрубных схем с горизонтальной разводкой, где нужно тщательно подбирать мощность батарей. Не всех устроят и большие трубы, проходящие через помещения. Даже если подачу упрятать на чердак, а обратку – в подпольный канал, то все равно на виду останутся подводки к радиаторам.
Как правило, в частных домах устраивают автономное отопление, где теплоносителем служит обычная вода без каких-либо примесей.
В качестве теплоносителя может также использоваться специальная жидкость – антифриз «NORD» или «Тёплый дом». Антифриз разбавляется водой в пропорциях, указанных на ёмкости, и заливается в систему. Антифриз хорош тем, что не замерзает и отопительная система не повреждается даже при минусовых температурах – не размораживается. Также данный состав хорошо действует на узлы и соединения, продляя срок их службы.
Единственный минус – антифриз НЕЛЬЗЯ применять там, где монтаж отопительной системы осуществлен оцинкованными трубами.
Схемы отопительной системы
Существует два вида систем отопления:
С принудительной циркуляцией теплоносителя – циркуляция теплоносителя в системе осуществляется за счет работы циркуляционного насоса
Естественная циркуляция теплоносителя – циркуляция теплоносителя происходит за счет разности температур: горячая вода поднимается вверх и естественным потоком сходит вниз.
Система с естественной циркуляцией.
Система с принудительной циркуляцией.
Отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя
Главным достоинством такой системы является её независимость от электроснабжения. Для такого отопления можно применить обычный газовый котел АОГВ, АКГВ, АГВ без подключения электричества, а также твердотопливный или жидкотопливный котел, не оснащенный автоматикой.
Для хорошей работы такой системы отопления требуются трубы большого диаметра от 25 до 50 мм.
Это нужно для того, чтобы теплоноситель свободно циркулировал по всей системе.
Чаще всего для монтажа применяются стальные, оцинкованные трубы и трубы из нержавейки.
При расчете количества труб учитывается периметр дома, т.к. трубы в основном проходят вдоль стен по всему периметру, также в расчет входит труба для стояка плюс обвязка котла, радиаторов, расширительного бака и распределительная труба.
Отопительная система с распределительными
трубами на каждый радиатор.
Последовательная разводка труб.
Схема отопительной системы с естественной
циркуляции для двухэтажного дома.
Комплектующие и оборудование для монтажа отопительной системы с естественной циркуляцией:
Трубы - для основного стояка, обратки и распределительной трубы диаметр 32 – 50мм,
для распределительных труб на радиаторы диаметр 20 – 25мм.
Комплектующие – сгоны, переходники, тройники, крестовины, шаровые краны – для подпитки системы, для опорожнения
Радиаторы
Расширительный бак.
Выбор расширительного бака.
Расширительные баки бывают двух типов – открытый (обычный бак) и мембранный закрытый.
Открытый бак – изготавливается из стали или используется готовая ёмкость. Для предотвращения коррозии, внутри бак обрабатывают грунтовкой. Устанавливается бак в самой высокой точке отопительной системе, чаще всего на чердаке, обязательно хорошо утепляется.
Закрытый мембранный бак – может устанавливаться рядом с котлом. Такой бак уже готов к использованию и не требует дополнительной обработки.
Мембранный бак.
Расчет объема расширительного бака.
Объем открытого бака рассчитывается по формуле:
Vpб = 0,05 x Vсист
- где Vсист – объем всей отопительной системы (котел, трубы, радиаторы),
- 0,05 – коэффициент,
- Vpб – объем бака.
Объем мембранного бака рассчитывается по формуле: Vбака = Vpac / f
- где f- коэффициент заполнения бака,
- Vpac - избыточный объем теплоносителя при нагревании.
Чтобы не рассчитывать коэффициенты, можно воспользоваться таблицей и самостоятельно определить объем мембранного бака для отопительной системы.
Заполнение расширительного бака:
- для открытого – при наполнении системы бак должен быть заполнен на - не менее 50% объема
- для мембранного – заполнение не требуется, достаточно заполнить только систему.
Выбор радиаторов
Количество радиаторов не зависит от типа системы и рассчитывается исходя из их теплоотдачи:
- чугунные радиаторы – 1 секция на 1 кв.м;
- алюминиевые и биметаллические – 1 секция на 1.3 – 1.5 кв.м;
- конвекторы – рассчитываются согласно таблице – инструкции, т.е. производитель сразу заявляет теплоотдачу конкретного конвектора, т.к. данные отопительные приборы идут не секциями, а цельным прибором, готовым к установке.
Не стоит экономить на количестве радиаторных секций. В частном доме практически все комнаты угловые и нет смежных теплых соседских комнат.
Отопительную систему с мембранным расширительным баком принято называть закрытой системой, хотя вся циркуляция теплоносителя происходит естественным образом.
При монтаже отопления с естественной циркуляцией главное соблюдать необходимые уклоны труб, это способствует нормальной эффективной работе всей системы.
Первый запуск.
Необходимо проверить все узлы на герметичность
Проверить заполнение расширительного бака
Котел должен быть правильно подсоединен к дымоходу
Если котел газовый, то необходимо еще раз проверить соединения газовых труб при помощи мыльного раствора.
При первом включении нельзя сразу же ставить максимальную температуру нагрева. Необходимо дождаться, когда вся система прогреется – обратка станет тёплой и нагреются отопительные приборы, только тогда можно прибавить мощности и с уверенностью сказать, что система работает.
Отопительная система с принудительной циркуляцией теплоносителя
Главным отличием такой системы является то, что для циркуляции теплоносителя устанавливается циркуляционный насос. Насос может устанавливаться отдельно – на обратку, либо быть уже встроенным – автоматические котлы комплектуются циркуляционными насосами.
При монтаже данной отопительной системы не требуется соблюдать уклоны.
Если котел не комплектуется расширительным баком, то мембранный расширительный бак устанавливается отдельно.
При монтаже можно применять трубы малого диаметра 1/3 – 1 дюйма – медные трубы, металлопластик, полипропилен (можно не армированный), сшитый полиэтилен, металл, нержавейка.
Схемы отопительных систем.
Двухтрубная разводка.
Однотрубная разводка.
Коллекторная система.
Расчет труб:
Для коллекторной системы – при расчете необходимо учитывать, что к каждому радиатору будет идти своя пара труб. При такой системе, когда трубы прячутся в подполье, либо замоноличиваются в стяжку, трубы можно прокладывать по кратчайшему пути, чтобы сэкономить на протяженности.
Для двутрубной системы за расчет берется периметр комнат, умножается на два плюс добавляются отводы для подключения к радиаторам, обвязки котла и распределительных сетей (стояков).
При однотрубной системе – все радиаторы обвязываются одной трубой, поэтому это самая экономичная система. Работает не хуже, чем двутрубная система. Главный недостаток, в отличие от коллекторной и двутрубной систем, – это не возможность отключить отдельный радиатор, либо убавить его мощность термостатическим вентилем.
Оборудование:
Распределительные гребенки – лучше сразу приобретать с запорной арматурой (кранами)
Подсоединительная арматура для радиаторов, термостатические вентили, краны Маевского.
Фитинги, тройники, переходники, муфты, крестовины, клипсы для крепления труб – подбирается согласно типу выбранных труб.
Для монтажа труб из полипропилена, сшитого полиэтилена и металлопластика на прессфитингах необходимо специальное оборудование
Самая простая система, которую можно смонтировать самостоятельно это –
Трубы полипропилен
Алюминиевые радиаторы
Настенный или напольный автоматический котел.
В этом случае не потребуется монтаж отдельных узлов для теплых полов и горячего водоснабжения.
Двухконтурный котел – подключение.
Обвязка настенного котла.
Обвязка напольного котла.
Расчет радиаторов для системы с принудительной циркуляции проводится так же, как и для системы с принудительной циркуляцией.
Коллекторное подключение радиаторов. Двухтрубная система с нижним подключением.
Двухтрубное подключение радиаторов: Обвязка конвекторов.
Термостатический вентиль – регулирует нагрев
Запорный кран
Переходники – соединения
Кран Маевского – механический воздухоотводчик
Радиаторный переходник (различаются на левые и правые).
Двухтрубное обычное подключение.
Первый запуск.
Заполнить систему и определить давление теплоносителя по манометру. Если на котле манометр отсутствует, то для закрытой системы манометр устанавливается отдельно. Давление в холодной системе должно быть не более 1,2 Бар.
Проверить все узлы на герметичность. В случае протечек, система не будет нормально работать, давление будет падать, появиться шум в котле и трубах.
Котел должен быть правильно подсоединен к дымоходу.
Подсоединение газа - для определения утечек и для собственного спокойствия можно еще раз проверить геремтичность, обмазав узлы вне котла мыльной пеной.
Включать котел следует на низкую мощность. Только когда обратка и отопительные приборы нагреются, мощность можно прибавить.
При первом запуске и прибавлении мощности, следует следить за манометром. При максимальной мощности давление в системе не должно превышать 3 Бар, иначе сработает байпас (автоматически произойдет сброс воды через специальный клапан). Если давление увеличивается, то следует проверить давление мембранного расширительного бака.
При низком давлении в мембранном баке, давление системы отопления растет и периодически срабатывает байпас. В таких случаях, рекомендуется через нипель наполнить бак воздухом. Для этого подойдет обычный электронасос с манометром для накачки автомобильных шин. Накачивать мембранный бак следует до отметки 2.4 – 2.5 Бар.
Тёплые полы
Не стоит доверять источникам, которые уверяют, что теплый пол можно прокладывать совместно с радиаторной системой и ничего ему не будет. Для теплых полов максимальная температура должна быть не более 55С. Поэтому для такого отопительного контура, лучше всего, установить насосную группу Майбес и Будерус с контролем температуры (для напольных котлов), либо группу Термекс от Майбес для настенных котлов. Данные группы устанавливаются на контур теплых полов. Место установки – около котла, там, где начинается развязка отопительных контуров.
- Подключение бойлера
Подключение бойлера (накопительного водонагревателя) не требует сверхспособностей. Главное в этом деле произвести подключения согласно схеме и качественно герметизировать все соединения. В современных автоматических котлах имеется специальный разъем для подключения и контроля работы бойлера.
Обустраивая отопление небольшого загородного домика или коттеджа, в первую очередь задумываются об экономичности, простоте и максимальной надежности. Чаще других встречается система отопления с естественной циркуляцией, удовлетворяющая всем вышеназванным критериям.
Принудительная циркуляция теплоносителя по трубным магистралям осуществляется посредством , который устанавливается на участке теплотрассы. Благодаря такому взаимодействию обеспечивается постоянное и более быстрое перемещение жидкости. Недостатком становятся затраты на дополнительное оборудование.
Подробнее о естественной циркуляции
Чтобы обустроить отопительную систему с естественной циркуляции, в насосе нет никакой необходимости. Плотность нагретой воды ниже чем у холодной, за счет чего происходит выталкивание одной жидкости другою. Теплоноситель, двигаясь по магистрали, отдает часть тепла радиаторам и постепенно остывает, возвращаясь обратно и вытесняя более теплую и легкую воду в трубы. Цикл повторяется снова.
Данный процесс нельзя будет остановить до тех пор, покуда котел греет. Систему с естественной циркуляцией можно в любой момент времени оснастить насосом и запускать его по мере необходимости для равномерного и быстротечного прогрева помещений.
Вводное видео
Основные плюсы
Одно из достоинств, которыми обладают подобные системы, является экономичность. Затраты на обустройство и обслуживание сводятся к минимуму.
Присутствие насоса повлечет за собой дополнительные траты за электроэнергию. Его отсутствие наоборот даст возможность сэкономить. Такие системы абсолютно бесшумны и не вызывают лишних вибраций.
Среди других преимуществ можно выделить:
- Способность к саморегулированию
- Тепловая устойчивость
- Продолжительный срок безотказной работы – 30 лет
- Высокая ремонтопригодность
Типовая схема
Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:
- Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
- Отопительные радиаторы
- Трубопровод (двойной, одинарный)
- Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель
Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения относительно котла.
Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.
Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.
Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления
Рассчитываем мощность своими силами
Начиная обустраивать систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, необходимо определить мощность устанавливаемого котла отопления. Провести расчеты можно одним из двух методов:
- По объему
- По площади
Следует сказать, что оба варианта расчета дают приблизительные результаты при идеальных условиях. Если дом не утеплен, необходимо приобретать оборудование с небольшим запасом. В свою очередь для энергосберегающих построек достаточно принять значение мощности 60 Вт на квадрат.
Рассчитываем мощность по объему
Наиболее точным является расчет по объему отапливаемого помещения. Вначале необходимо высчитать данную величину и умножить на 40 Вт. Далее вводятся поправочные коэффициенты:
- Для частного дома , граничащего с улицей сверху и снизу, рекомендуется умножать результат на 1.5
- Если комната располагается около утепленной стены , значение умножается на 1.1, около неутепленной – 1.3
- Для каждой двери , выводящей на улицу, прибавляется 150-200 Вт
- Для каждого окна прибавляется 70-100 Вт в зависимости от его размера
Рассчитываем мощность по площади
Необходимо принимать во внимания коэффициенты для различных территориальных районов:
- Крайний Север – 1.5-2
- Средняя полоса – 1.2-1.4
- Южные районы страны – 0.8-0.9
Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией
Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:
- Двухтрубная
Двухтрубная схема
Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.
Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:
- Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
- Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
- На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя
- Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
- Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
- Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
- Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему
Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.
Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.
Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:
- Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
- По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
- Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм
Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.
Однотрубная схема
Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:
- Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
- Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
- Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели
Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.
Что влияет на скорость циркуляции?
Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:
- Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
- Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными
- Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
- Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит
Видео рабочей системы
В заключении
Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.
Как работает система водяного отопления с естественной циркуляцией? Каковы основные принципы ее монтажа?
Какие основные схемы можно реализовать, не прибегая к помощи циркуляционного насоса? Давайте постараемся выяснить.
Что это такое
Если для системы с принудительной циркуляций нужен перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом или обеспеченный подключением к теплотрассе, то здесь картина иная. Отопление естественной циркуляцией использует простой физический эффект — расширение жидкости при нагреве.
Если отбросить технические тонкости, принципиальная схема работы такова:
- Котел нагревает некий объем воды. Так, понятное дело, расширяется и, благодаря меньшей плотности, вытесняется более холодной массой теплоносителя вверх.
- Поднявшись в верхнюю точку отопительной системы, вода, постепенно остывая, самотеком описывает круг по системе отопления и возвращается к котлу. При этом она отдает тепло отопительным приборам и к тому моменту, когда снова оказывается у теплообменника, имеет большую плотность, чем вначале. Далее цикл повторяется.
Полезно: понятное дело, ничто не мешает включить в схему циркуляционный насос. В штатном режиме он будет обеспечивать более быструю циркуляцию воды и равномерный прогрев, а при отсутствии электричества отопительная система будет работать с естественной циркуляцией.
На фото видно, как решена проблема взаимодействия насоса и системы естественной циркуляции. При работе насоса срабатывает обратный клапан, и вся вода идет через насос. Стоит его выключить — клапан открывается, и по более толстой трубе вода циркулирует за счет теплового расширения.
Общая информация
Основные моменты
- Отсутствие циркуляционного насоса и вообще подвижных элементов и замкнутый контур, в котором количество взвесей и минеральных солей конечно, делает срок службы системы отопления этого типа весьма продолжительным. При использовании оцинкованных или полимерных труб и биметаллических радиаторов — не менее полувека.
- Естественная циркуляция отопления означает довольно небольшой перепад давлений. Трубы и отопительные приборы неизбежно оказывают движению теплоносителя определенное сопротивление. Именно поэтому рекомендованный радиус интересующей нас системы отопления оценивается примерно в 30 метров. Понятно, это не означает, что при радиусе в 32 метра вода застынет — граница довольно условна.
- Инерционность системы будет довольно большой. Между растопкой или запуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов. Причины понятны: котлу предстоит прогреть теплообменник, и лишь тогда вода начнет циркулировать, причем довольно медленно.
- Все горизонтальные участки трубопроводов делаются с обязательным уклоном по ходу движения воды. Он обеспечит свободное движение остывающей воды самотеком с минимальным сопротивлением. Что не менее важно — в этом случае все воздушные пробки будут вытеснены в верхнюю точку отопительной системы, где монтируется расширительный бачок — герметичный, с воздушником, или открытый.
Саморегуляция
Отопление дома с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем холоднее в доме, тем быстрее циркулирует теплоноситель. Как это работает?
Дело в том, что циркуляционный напор зависит от:
- Разницы в высоте между котлом и нижним отопительным прибором. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем быстрее вода будет переливаться в него самотеком. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и неизменен в процессе работы отопительной системы.
Любопытно: именно поэтому отопительный котел рекомендуется устанавливать в подвале или просто как можно ниже внутри помещения. Однако автору доводилось видеть прекрасно функционирующую систему отопления, в которой теплообменник в топке печи был заметно выше радиаторов. Система была полностью рабочей.
- Разницы в плотности воды на выходе из котла и в обратном трубопроводе. Которая, понятно, определяется температурой воды. И вот именно благодаря этой особенности естественное отопление делается саморегулирующимся: как только температура в помещении падает, отопительные приборы остывают.
С падением температуры теплоносителя его плотность увеличивается, и он начинает быстрее вытеснять нагретую воду из нижней части контура.
Скорость циркуляции
Помимо напора, скорость циркуляции теплоносителя будет определяться рядом других факторов.
- Диаметром труб разводки. Чем меньше внутреннее сечение трубы, тем большее сопротивление она будет оказывать движению жидкости в ней. Именно поэтому для разводки в случае естественной циркуляции берутся трубы с намерено завышенным диаметром — ДУ32 — ДУ40.
- Материалом трубы. Сталь (особенно поврежденная коррозией и покрытая отложениями) оказывает потоку в несколько раз большее сопротивление, чем, к примеру, полипропиленовая труба с тем же сечением.
- Количеством и радиусом поворотов. Поэтому основную разводку по возможности лучше делать максимально прямой.
- Наличием, количеством и типом запорной арматуры , разнообразных подпорных шайб и переходов диаметра трубы.
Именно из-за обилия переменных точный расчет системы отопления с естественной циркуляцией выполняется крайне редко и дает весьма приблизительные результаты. На практике же достаточно воспользоваться уже приведенными рекомендациями.
Расчет мощности
Эффективная тепловая мощность котла рассчитывается теми же способами, что и во всех других случаях.
По площади
Простейший способ — рекомендованный СНиП расчет по площади помещения. 1 КВт тепловой мощности должен приходиться на 10 м2 площади помещения. Для южных районов берется коэффициент 0,7 — 0,9, для средней полосы страны — 1,2 — 1,3, для районов Крайнего Севера — 1,5-2,0.
Как и любой грубый подсчет, этот способ пренебрегает многими факторами:
- Высотой потолков. Она далеко не везде составляет стандартные 2,5 метра.
- Утечками тепла через проемы.
- Расположением помещения внутри дома или у внешних стен.
По объему с учетом дополнительных факторов
Более точную картину даст другой способ расчета.
- За основу берется тепловая мощность в 40 ватт на кубический метр объема воздуха в помещении.
- Районные коэффициенты действуют и в этом случае.
- Каждое окно стандартного размера прибавляет к нашим подсчетам 100 ватт. Каждая дверь — 200.
- Расположение комнаты у внешней стены даст в зависимости от ее толщины и материала коэффициент 1,1 — 1,3.
- Частный дом, у которого внизу и вверху — не теплые соседние квартиры, а улица, рассчитывается с коэффициентом 1,5.
Однако: и этот расчет будет ОЧЕНЬ приблизительным. Достаточно сказать, что в частных домах, построенных по энергосберегающим технологиям, в проект закладывается мощность обогрева в 50-60 ватт на КВАДРАТНЫЙ метр. Слишком многое определяется утечками тепла через стены и перекрытия.
Схемы разводки
Конкретных примеров и схем того, как может быть реализовано отопление с естественной циркуляцией своими руками, ОЧЕНЬ много. Мы приведем по одному примеру простейших решений для двухтрубной и однотрубной разводки.
Двухтрубная
Обозначения на схеме:
- Отопительный котел.
- Расширительный бак, который служит для компенсации изменения объема теплоносителя при колебаниях температуры и собирает вытесненный воздух.
- Отопительные приборы — конвектора или радиаторы.
Т1 — нагретая котлом вода, Т2 — остывшая. Красными и синими стрелками показано направление движения теплоносителя.
Здесь при разводке актуальны те же основные принципы, которые были перечислены выше:
- Котел устанавливается по возможности ниже радиаторов.
- По току воды делается уклон в 5-7 градусов.
- Розливы там, где от них запитаны несколько радиаторов, выполняются трубой не ниже ДУ32 мм. Желательно — полимерной или металлопластиковой. Подводки к радиаторам традиционно выполняются трубой ДУ20.
Важно: не путайте ДУ, примерно равной внутреннему сечению трубы, с ее внешним диаметром. В случае полипропилена внешний диаметр 32 миллиметра соответствует всего-то ДУ20.
Двухтрубное отопление частного дома с естественной циркуляцией при правильно подобранных диаметрах труб не требует балансировки, однако дроссели на подводках к радиаторам не помешают.
Наличие двух контуров по всему периметру дома будет довольно накладным: цена полипропиленовых армированных труб не так уж мала, да и сам монтаж займет значительное время. Поэтому для большинства одноэтажных домов применяется однотрубная разводка.
Однотрубная
Простейшая однотрубная схема барачного типа — Ленинградка.
Уклон и диаметр труб здесь такие же. Есть несколько нюансов, важных именно для этой схемы.
- Радиаторы не разрывают основное кольцо, а врезаются параллельно ему. Не переживайте, что в отопительных приборах не будет циркуляции — опыт доказывает обратное.
- Помимо расширительного бачка, воздушником снабжается каждый радиатор. Собственно, если не стравливать воздух полностью из одного отопительного прибора — без расширительного бачка и вовсе прекрасно можно обойтись. Если, конечно, система отопления закрытого типа (изолированная от атмосферного воздуха).
- Дроссели или термоголовки помогут выровнять температуру ближних к котлу и дальних радиаторов.
Заключение
Дополнительная информация о системах отопления с естественной циркуляцией, как всегда, в видео в конце статьи. Теплых зим!
Если вы решили обустроить систему отопления для коттеджа или загородного дома, то необходимо подумать об экономичности, максимальной надежности и простоте проведения работ.
Особенности обустройства
Если речь идет о принудительной циркуляции теплоносителя в системе трубопровода, то в процессе проведения работ нужно будет установить насос, который должен располагаться на участке теплотрассы. Благодаря подобному взаимодействию появится возможность обеспечить более быстрое и постоянное перемещение воды. В качестве недостатка в данном случае можно выделить затраты на установку дополнительного оборудования. Если вас интересует схема частного дома, то в установке насоса не будет необходимости. Это обусловлено тем, что плотность горячей воды гораздо ниже, чем у холодной. За счет этого и осуществляется выталкивание одной жидкости другой. Теплоноситель, передвигаясь по магистрали, отдает определенную часть тепла батареям, постепенно остывая. Возвращаясь обратно, холодная жидкость вытесняет горячую и легкую в трубы. Этот цикл повторяется постоянно. Процесс никак нельзя будет приостановить до тех пор, пока котел будет греться. Если есть необходимость, то схема отопления с естественной циркуляцией (частного дома это касается в первую очередь) может быть в любой момент дополнена насосом, который хозяева смогут задействовать при необходимости для быстрого и равномерного нагрева жилища.
Главные положительные характеристики
Присутствие насоса влечет дополнительные затраты на электроэнергию. Тогда как его отсутствие, напротив, позволяет хорошо экономить. Подобные системы являются совершенно бесшумными и не вызывают лишних вибраций. Система (с естественной циркуляцией) «Ленинградка» обладает массой преимуществ, среди них можно выделить уникальную способность к возможности саморегулирования, весьма длительный срок безотказного функционирования, который составляет 30 лет, тепловую устойчивость и высокую ремонтопригодность.
Подготовка к проведению работ
Если вы решили самостоятельно произвести то вами должна быть рассмотрена схема отопления (с естественной циркуляцией) частного дома. Контур будет содержать определенный набор элементов. Помимо прочего, в ней имеются: расширительный бачок, располагаемый в наивысшей точке; трубопровод, который может быть одинарным или двойным; отопительные радиаторы, а также котельное оборудование. Последнее будет нагревать теплоноситель. Перед началом работы важно помнить о том, что скорость и сила, с которыми вода будет передвигаться по отопительной системе, зависят от объема, веса, а также плотности горячей жидкости. Не менее важную роль играет и внутренний диаметр труб, от этого параметра зависит коэффициент сопротивления, а также высота монтажа отопительных радиаторов по отношению к котлу. Мастер должен знать, что особые требования предъявляются к горизонтально ориентированным трубопроводам. Их нужно устанавливать с обязательным уклоном, который составляет 5 миллиметров на метр, обратив трубы по направлению движения. Только так остывшая вода будет стремиться к котлу. Схема отопления (с естественной циркуляцией) частного дома предполагает установка меньшего количества элементов на пути теплоносителя, которые были бы способны увеличить сопротивление.
Расчет мощности перед началом монтажа
Если вами была выбрана схема отопления частного дома с естественной циркуляцией, то перед началом обустройства системы нужно определить мощность котельного оборудования. Осуществить такие расчеты можно любым из приведенных ниже способов. Первый предполагает использование объема, второй - площади. Мастер должен помнить о том, что каждый из этих вариантов позволяет получить лишь приблизительные результаты при самых идеальных условиях. Если постройка не утеплена, следует приобретать оборудование с незначительным запасом. Тогда как для энергосберегающих строений достаточно будет принять в качестве значения мощности на квадратный метр цифру в пределах 60 Вт.
Определение мощности по объему
Если вами будет реализовываться частного дома с естественной циркуляцией, то наиболее точным будет расчет по объему отапливаемой комнаты. Первоначально предстоит определить данную величину, умножив ее на 40 Вт. На следующем этапе предстоит добавить поправочные коэффициенты. Если речь идет о частном доме, а помещение граничит с улицей сверху и снизу, то нужно умножить полученный результат на 1, 5. При наличии помещения, которое располагается возле утепленной стены, значение следует умножить на 1,1. При наличии неутепленной стены умножение производится на 1,3. Что касается каждой двери, которая выходит на улицу, то для них нужно прибавить 200 Вт. Для окна необходимо прибавить 100 Вт, в качестве минимального значения выступает показатель, равный 70, коэффициент в каждом конкретном случае будет зависеть от габаритов проема.
Определение мощности по площади
Если будет обустраиваться закрытая система отопления частного дома с естественной циркуляцией, то можно осуществить и по площади. Наиболее простой методикой считается определение мощности котла по рекомендациям СНиП. Предполагается, что на 10 квадратных метров необходим 1 кВт мощности. Общая площадь дома должна быть умножена на 0,1. Важно принять во внимание разные коэффициенты, каждый из которых используется для определенных территориальных областей. Например, для Крайнего Севера этот показатель может варьироваться в диапазоне от 1,5 до 2. Для средней полосы эти цифры меняются, начиная от 1,2 и заканчивая 1,4. Если речь идет о южных районах страны, то коэффициент может быть равен 0,8-0,9.
Проведение монтажных работ: двухтрубная система
Водяная система отопления частного дома с естественной циркуляцией может быть обустроена по двухтрубной схеме. Несмотря на то что монтажные работы в данном случае являются более сложными, распространение получила именно данная схема. При ее реализации жидкость будет передвигаться по двум трубам, одну из которых предстоит проложить сверху, где будет протекать разогретая вода; тогда как вторую нужно расположить снизу, там будет течь остывшая жидкость.
Технология проведения работ
Если вами рассматриваются схема и особенности монтажа отопления (с естественной циркуляцией) частного дома, то можно использовать двухтрубную систему. Проведение данных работ предполагает соблюдение определенной инструкции. На первом этапе мастер должен выбрать место, где будет располагаться накопительный агрегат.
Над котлом монтируется расширительный бачок, а соединить эти элементы между собой можно вертикальной трубой, которую после монтажа нужно обернуть утеплителем. Примерно на уровне трети расширительного бачка нужно врезать верхнюю трубу, предназначенную для транспортировки разогретой жидкости. Замеряем расстояние от верхней точки до пола, после чего подсоединяемся к разводке. Производятся данные работы на высоте 2/3. Ближе к верхней части расширительного бачка врезается еще одна труба, которая будет являться переливной. С помощью нее в канализацию будут удаляться излишки. На следующем этапе трубы подводятся к радиаторам отопления. Батареи нужно соединить с нижним трубопроводом, монтаж которого осуществляется параллельно по отношению к верхнему.
Когда устраивается система отопления частного дома (с естественной циркуляцией) своими руками, важно постараться расположить трубы максимально точно. При этом должна быть обеспечена оптимальная разница высот между котлом и радиаторами. Первый необходимо монтировать ниже нагревательных приборов, поэтому лучше всего приобрести напольное устройство, которое будет удобно расположить в подвале или специальном углублении.
Нюансы проведения работ
Чердачное помещение обязательно должно быть теплоизолированным. Если температура в нем будет излишне низкой, то есть вероятность того, что жидкость в трубах замерзнет. Важно придерживаться нескольких правил, одно из которых предполагает расположение верхней трубы с некоторым уклоном, который должен составить примерно 7 градусов. Если есть возможность, то котельное оборудование нужно расположить значительно ниже, чем отопительные приборы. Посетив магазин перед началом работ, вы должны выбрать трубы, выполненные из металлопласта или полимеров. Внутренний диаметр изделий должен составить 32 миллиметра. Балансировку двухтрубного отопления, если трубы были подобраны правильно, производить не придется. Однако установить дросселя на подводках к каждому радиатору нужно будет обязательно.
Нельзя не отметить, что на прокладку двух контуров будет затрачено достаточно большое количество денег. У мастера это займет много времени, однако такая система является более эффективной и предпочтительной.
Монтаж однотрубной системы
Если вами будет прокладываться система отопления частного дома (с естественной циркуляцией), фото подобных схем желательно рассмотреть еще до момента начала работ. Если вы решили использовать однотрубную систему, то сможете сократить монтажные затраты. При этом нужно будет проложить всего лишь одну трубу. Система будет иметь циклический замкнутый контур, который предполагает расположение радиаторов параллельно основному кольцу. Разрывать его в определенных точках не потребуется. Можно будет оснастить воздушником каждый радиатор. Подобное решение предоставит возможность избавляться от воздуха на каждом из отдельных участков. Для выравнивания температуры нужно будет монтировать дроссели и термоголовки. Сегодня достаточно популярна однотрубная закрытая система отопления. В некоторых случаях вы можете пренебречь наличием расширительного бачка, изолировав, таким образом, теплоноситель. Как известно, в принудительной системе скорость передвижения теплоносителя по системе трубопроводов зависит от производительности насосного оборудования. С естественной циркуляцией дела обстоят иначе. Для увеличения скорости передвижения воды необходимо придерживаться определенных правил. Запорная арматура должна быть подобрана максимально правильно, важно следить за переходами диаметров. Не стоит снабжать систему многочисленными поворотами, которые могут стать непреодолимым препятствием для теплоносителя. Мастер должен свести к минимуму любые препятствия, стараясь сделать участки максимально прямолинейными.
Подобная система отопления (с естественной циркуляцией) частного дома, схема которой предполагает наличие всего лишь одной трубы, обустраивается с использованием изделий, внутренний диаметр которых может изменяться в пределах от 32 до 40 миллиметров. Внутренняя поверхность труб должна быть максимально ровной, идеальной, только так удастся исключить скапливание отложений, а вот металлические аналоги рассматривать и вовсе не стоит.
Заключение
Система отопления частного дома с естественной циркуляцией, без радиаторов, позволит вам сэкономить немало денежных средств. Однако перед проведением данных работ стоит рассмотреть целесообразность их осуществления.
