Циркуляция воды в системе отопления – Циркуляция воды в системе отопления

Содержание

Естественная циркуляция воды в системе отопления


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

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

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

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

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

Недостатками этих вариантов отопления являются:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

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

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

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

Графическая схема возникновения циркуляционного напора. Нажмите для увеличения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Монтаж отопления с естественной циркуляцией для частного дома нужно осуществлять таким образом, чтобы котел находился ниже всех отопительных приборов (к примеру, в подвале).

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

Саморегулирующаяся величина циркуляционного напора

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

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

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

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

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

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

Таким образом, чем больше нагрета в котле вода и чем быстрее она охлаждается

www.teplo-ltd.ru

Система отопления с естественной циркуляцией: виды, особенности построения

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно.  Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Простейший вариант системы с естественной циркуляцией

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах.

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией. Схема вертикальная

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

Все представленные выше схемы однотрубных  разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка с разгонным коллектором

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические, но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Системы с естественной циркуляцией (кликните по картинке для увеличения масштаба)

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных  типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

Схемы подключения радиаторов

На рисунке, расположенном ниже показаны схемы подключения радиаторов. Первое – нерегулируемое последовательное подключение. При таком способе будут проявляться все недостатки «ленинградки»: разная теплоотдача радиаторов без возможности компенсирования (регулирования). Чуть лучше дело обстоит, если поставить обычную перемычку из трубы. При такой схеме возможность регулирования также отсутствует, но при завоздушивании радиатора система функционирует, так как теплоноситель проходит через байпас (перемычку). Установив дополнительно за перемычкой два шаровых крана (на рисунке нет) мы получаем возможность при перекрытом потоке снять/отключить радиатор без останова системы.

Особенности подключения радиаторов в однотрубных системах

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Стальные трубы через несколько лет могут выглядеть так

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70оС, пиковая – 95оС. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95оС, пиковая – до 110оС. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.

Металоопластик и полипропилен также может использоваться для монтажа систем отопления

Но если предполагается установка твердотопливного котла, то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь (о медных трубах написано тут), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются.  Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

  • поднять как можно выше точку разгона;
  • не заузить трубы подачи;
  • поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д.  Отбратку собирают  от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно). Например, в литовских твердотопливных котлах Stropuva, при определенных условиях дрова горят до 30 часов, а уголь (антрацит) до нескольких суток.  На котлы Сandle заявлены чуть хуже характеристики: минимальное время горения дров 7 часов, угля – 34 часа. Есть котлы без автоматики и насосов и у немецкой кампании Buderus, чешских Viadrus и у польско-украинских Wikchlach, а также у российских производителей: «Энергия», «Огонек».

Энергонезависимый котел длительного горения Stropuva

Есть газовые энергонезависимые котлы российского производства, например «Конорд», которые производят в Ростове-на-Дону. Их можно использовать в системах с естественной циркуляцией. На том же заводе выпускают энергонезависимые универсальные котлы «Дон», которые также подходят для работы без электричества. Работают в системах с естественной циркуляцией напольные газовые котлы итальянской фирмы Bertta – модель Novella Autonom и некоторые другие агрегаты евопейских и азиатских производителей.

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон  требуется намного больше. Правда, и отдается тепло  дольше. В общем, решать вам.

Для стабилизации температуры в системе устанавливают тепловой аккумулятор

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Для систем отопления используют специальные антифризы

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой. Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними. О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев,  схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и/или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

teplowood.ru

схема частного дома, самотечная вода, однотрубная и двухтрубная, почему

Открытая водяная естественная система отопления применяются в основном в частных домах, где есть возможность установить нагревательный котел и расширительный бак. Если нет возможности подключить газовый котел, можно использовать котлы на отработке или твердом топливе.

Как работает самотечная система отопления частного дома: схема работы

Почему владельцы небольших коттеджей выбирают систему теплоснабжения с естественной циркуляцией? Самотечная отопительная система считается наименее затратной из всех имеющихся. Она не предполагает установки циркуляционного прибора, так как движение воды по трубам едет естественным путем.

Для проведения системы отопления необходим котел, трубопровод, качественные батареи и расширительный резервуар. Особенность работы самотечной системы заключается в следующем – нагретая в котле вода подымается по трубам и распространяется по системе, выталкивая холодную воду обратно в котел для нагрева.

Основное условие при установке системы – трубы, по которым течет горячая вода, должен размещаться под небольшим уклоном.

Наклон труб нужен для того, чтобы облегчить холодной воде движение из радиаторов в нагревательный котел. Чем выше находятся радиаторы по вертикальной оси, и, соответственно, чем ниже котел, тем быстрее будет перемещаться теплоноситель по системе.

В самотечную систему отопления из полипропилена желательно установить резервуар – расширительный бачок, который создаст дополнительное давление и укорит движение воды по трубам. Циркуляция теплоносителя будет непрерывной, пока работает нагревательный агрегат.

Эффективность системы отопления и срок её эксплуатации зависят от используемого теплоносителя. О том, как правильно выбрать теплоноситель, можно узнать в  нашем материале: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/teplonositel-dlya-sistemy-otopleniya-zagorodnogo-doma.

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.

Система должна оставаться открытой, для правильного функционирования нужен доступ воздуха.

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.

Чем хороша однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

Однотрубное водяное отопление считается самым простым в монтаже и обслуживании. Данная система теплоснабжения предполагает размещение отопительных труб на максимальной высоте под потолком, а трубы для возврата находятся внизу и ведут обратно в котел.

В однотрубной системе разрешается устанавливать котел и обогревательные приборы на одном уровне.

Замкнутая однотрубная система оснащается расширительным бачком, который помогает избавиться от воздуха в системе и регулирует изменение объема теплоносителя в трубах.

Основные принципы установки:

  • Угол наклона трубопроводов не более 7 градусов;
  • Металлопластиковые трубы, ведущие к батарее, должны иметь диаметр 20 мм;
  • Объем расширительного бачка 30 л, при этом четвертая часть емкости должна остаться незаполненной;
  • На каждом радиаторе ставиться кран-воздушник, благодаря которому можно выгонять воздух из батареи;
  • Установка термоголовок на радиатор поможет отрегулировать температуру в каждом отдельном помещении.

При однотрубной системе гравитационного отопления главное, чтобы уровень воды в баке не опускался ниже трубы, выходящей из него, иначе подача горячего теплоносителя в систему прекратится. Для восполнения объема воды в баке рекомендуется поставить шланг с краном, через который можно пополнять количество теплоносителя в системе.

Стоит заметить, что для двухэтажного дома эта система не годится – в данном случае нужна закрытая система теплоснабжения.

Современное оборудование позволяет сделать автономное отопление и в многоквартирном доме. Об этом рассказывается в нашем материале: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/avtonomnoe-otoplenie.

Двухтрубная схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Двухтрубная гравитационная система обогрева на порядок сложнее и дороже однотрубной. Данная отопительная конструкция предполагает установки двух линий – по одной циркулирует горячая вода, по второй идет возврат остывшего теплоносителя в котел. Перед тем, как монтировать систему, нужно сделать расчет материалов.

Этапы установки:

  1. Вверх от котла идет труба, которая состыковывается с расширительным бачком. Бак можно разместить под потолком или на чердаке.
  2. Внизу к баку подключается труба для контура с горячим теплоносителем, которая ведет к разводке по всему дому. С другой стороны к баку подсоединяется труба, ведущая в канализацию – для отвода лишнего теплоносителя.
  3. Подключаются разводящие трубы по всему дому, подсоединяются к радиаторам.
  4. С нижней части радиатора выводится труба-обратка, по которой остывший теплоноситель будет возвращаться в нагревательный котел. Обратка располагается параллельно трубам с горячей водой.

При установке двухтрубной системы отопления с непринужденной циркуляцией следует принять во внимание, что чердачное помещение, на котором располагается расширительный бак, настоятельно рекомендуется утеплить. Таким способом исключить остывание или частичное замерзание теплосистемы.

Рекомендуется утеплить и основной стояк, чтобы не потерять тепло.

Правильное планирование размещения котла и расширительного бака – залог эффективной работы всей системы отопления. При этом нагревательный котел должен находиться как можно ниже, в идеале – в подвальном помещении, специально оборудованном под агрегат.

О том как правильно выбрать расширительный бак для отопления читайте в нашей публикации: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/rasshiritelnyj-bak-dlya-otopleniya

Виды систем отопления с естественной циркуляцией (видео)

Правильная установка самотечной системы отопления дает вероятность использования ее до 40 лет. Такая система – лучшее решение для дачного дома, который невозможно подключить к центральной отопительной магистрали.

homeli.ru

Сравнение систем с естественной и принудительной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией – это система, в которой теплоноситель движется под воздействием силы тяжести и благодаря расширению воды при повышении ее температуры. Насос отсутствует.

Работает система отопления с естественной циркуляцией так. Определенный объем теплоносителя нагревается в котле. Нагретая вода расширяется и поднимается наверх (поскольку ее плотность ниже, чем у холодной воды) до самой верхней точки отопительного контура.

Она самотеком движется по контуру, постепенно отдавая свое тепло трубам и отопительным приборам – при этом, естественно, остывая сама.  Совершив полный круг, вода возвращается назад к котлу. Цикл повторяется.

Такая система является саморегулирующейся, а также самотечной, или гравитационной: скорость движения теплоносителя зависит от температуры в доме. Чем холоднее, тем он быстрее движется. Это происходит потому, что напор зависит от разницы в плотности воды, выходящей из котла, и ее плотности в «обратке». Плотность зависит от температуры: вода остывает (а чем холоднее в доме, тем быстрее это происходит), плотность увеличивается, скорость вытеснения нагретой воды (с меньшей плотностью) возрастает.

Кроме того, напор зависит от того, на сколько по высоте отстоят котел и нижний радиатор: чем ниже котел, тем быстрее вода переливается в обогреватель (по принципу сообщения сосудов).

Плюсы и минусы самотечных систем

Реализация отопления с естественной циркуляцией

Такие системы очень популярны для квартир, в которых реализована автономная система отопления, и одноэтажных загородных домов небольшого метража (читайте подробнее о реализации систем отопления в загородных домах).

Положительным фактором является отсутствие в контуре подвижных элементов (в том числе насоса) – это, а также то, что контур замкнут (и, следовательно, соли металлов, взвеси и прочие нежелательные примеси в теплоносителе имеются в постоянном количестве), увеличивают срок службы системы. Особенно если вы будете применять полимерные, металлопластиковые или оцинкованные трубы и биметаллические радиаторы, она может прослужить 50 и более лет.

Они дешевле систем с принудительной циркуляцией (как минимум – на стоимость насоса) в сборке и в эксплуатации.

Естественная циркуляция воды в системе отопления означает сравнительно маленький перепад. К тому же и трубы, и отопительные приборы из-за трения оказывают сопротивление движущейся воде.

Исходя из этого, отопительный контур должен иметь радиус порядка 30 метров (или немногим больше). Разнообразные повороты и ответвления увеличивают сопротивление и, следовательно, уменьшают допустимый радиус контура.

Такой контур является высокоинерционным: от момента запуска котла и до прогрева помещений проходит достаточно много времени — до нескольких часов.

Чтобы система функционировала нормально, условно горизонтальные участки труб должны иметь наклон по ходу течения теплоносителя. Воздушные пробки (детально о них читайте здесь) в таком контуре все собираются в самой верхней точке системы. Там монтируют герметичный либо открытый расширительный бачок.

Закипает вода чаще в системе отопления самотечного типа. Например, в случае применения открытого расширительного бачка порой бывает недостаточно воды в системе, а также если трубы имеют слишком маленький диаметр или слишком маленький уклон (из-за этого уменьшается скорость теплоносителя). Также это может произойти из-за завоздушивания.

Скорость движения воды в самотечном контуре

Скорость воды в системе отопления определяется рядом факторов:

  • Напором теплоносителя.
  • Диаметром труб (чем меньше диаметр, тем выше сопротивление, поэтому лучше использовать трубы с большим диаметром).
  • Количеством поворотов и их радиусом, Оптимально – минимальное количество поворотов (лучше всего вообще по прямой, а если они все-таки есть – то с большим радиусом).
  • Запорной арматурой: ее количеством и типом.
  • Материалом, из которого выполнены трубы. Наибольшее сопротивление оказывает сталь: чем больше на ней отложений, тем выше сопротивление, оцинкованная сталь – меньше, полипропилен – еще меньше, поэтому диаметр полипропиленовых труб может быть меньше, чем стальных.

Принудительная циркуляция

Принципиальная схема, поясняющая работу принудительной циркуляции

Система отопления с принудительной циркуляцией – это система, в которой используется насос: вода движется под воздействием давления, оказываемого им.

Система отопления с принудительной циркуляцией имеет такие преимущества перед гравитационной:

  • Циркуляция в системе отопления происходит с гораздо большей скоростью, и, следовательно, прогрев помещений осуществляется быстрее.
  • Если в самотечной системе радиаторы прогреваются по-разному (в зависимости от их удаленности от котла), то в насосной они нагреваются одинаково.
  • Можно регулировать нагрев каждого участка отдельно, перекрывать отдельные сегменты.
  • Схема монтажа является более легко модифицируемой.
  • Не образуется завоздушенность.

Недостатки у такой системы также имеютcя:

  1. Она дороже в монтаже: в отличие от  гравитационной модели, нужно прибавить стоимость насоса и стоимость запорной арматуры для его отсечения.
  2. Она менее долговечна.
  3. Зависит от снабжения электроэнергией. Если у вас случаются перебои с ее подачей, необходимо обзавестись источником бесперебойного питания.
  4. Она дороже в эксплуатации, так как насосное оборудование потребляет электроэнергию.

Выбор и монтаж насоса

Чтобы выбрать насос, нужно учесть целый ряд факторов:

  • Какой именно теплоноситель будет использоваться, какой будет его температура.
  • Длина магистрали, материал труб и их диаметр.
  • Сколько радиаторов (и каких именно – чугунных, алюминиевых и т.д.) будет подключено, каков будет их размер.
  • Количество и виды запорной арматуры.
  • Будет ли автоматическое регулирование, и как именно оно будет организовано.

При монтаже насоса на «обратке» продлевается срок службы всех частей контура. Перед ним также желательно установить фильтр для предотвращения поломки крыльчатки.

Перед установкой насос обезвоздушивают.

Выбор теплоносителя

В качестве теплоносителя может использоваться вода, а также один из антифризов:

  • Этиленгликоль. Токсичное вещество, которое может привести к летальному исходу. Поскольку протечки все же полностью исключить нельзя – лучше его не использовать.
  • Водные растворы глицерина. Их использование требует применения более качественных уплотнительных элементов, деталей из неполярных резин, некоторых видов пластмасс;. Может потребоваться установка дополнительного насоса. Вызывает повышенную коррозию металла. В местах нагрева до высоких температур (в районе горелки котла)  возможно образование ядовитого вещества – акролеина.
  • Пропиленгликоль. Это вещество нетоксично, мало того, оно используется в качестве пищевой добавки. На его основе изготавливаются эко-антифризы.

Проектные расчеты всех отопительных контуров базируются на применении воды. В случае применения антифриза следует пересчитать все параметры, поскольку антифриз в 2-3 раза более вязкий, имеет гораздо больше объемное расширение, меньшую теплоемкость. Это означает, что требуются гораздо более мощные (примерно на 40% — 50%) радиаторы, большая мощность котла, напор насоса.

При превышении температуры антифриза он разлагается. При этом образуются кислоты, вызывающие коррозию металла, и твердые осадки, оседающие на стенках труб и внутри радиаторов и ухудшающие движение теплоносителя.

Антифризы также склонны к протечкам, они являются бичом систем с большим количеством резьбовых соединений. Его применение обосновано в том случае, если система отопления может надолго оставаться без присмотра в морозные дни.

Обычную воду в качестве теплоносителя также не рекомендуется использовать: она насыщена солями и кислородом, что приводит к образованию накипи и к коррозии труб и радиаторов.

Обязательно дополнительно прочтите про выбор теплоносителя для системы отопления. В этом вопросе нет мелочей, а нюансов – очень много.

Подготовка воды для системы отопления заключается в ее умягчении (детальнее читайте тут).

Это происходит следующим образом:

  • Кипячением: углекислый газ улетучивается, некоторые из солей (но не соединения магния и кальция) выпадают в осадок;
  • Использованием химических веществ, умягчитель воды для системы отопления – это ортофосфат магния, гашеная известь, кальцинированная сода. Все соли становятся нерастворимыми и выпадают в осадок, для устранения остатков которого воду нужно подвергнуть фильтрации.
  • Дистиллированная вода в системе отопления является идеальным вариантом.

Обязательно рекомендуем уделить 5 минут своего времени и в видео формате посмотреть обзор, в котором сравниваются эти системы, приводятся технические решения.



Надеемся, что разница между естественной и принудительной циркуляций вам понятна. И вы выберете оптимальный для себя тип системы отопления.

Будем благодарны, если нажмете на кнопки социальных сетей. Пусть и другие почитают этот материал. Приглашаем вас также вступить в нашу группу в сети Вконтакте. До встречи!

kvarremontnik.ru

Что собой представляет отопление с естественной циркуляцией

Содержание статьи:
Как работает отопление с естественной циркуляцией теплоносителя
Преимущества и недостатки системы с естественной циркуляцией теплоносителя
Тонкости и нюансы естественной системы отопления

Несмотря на современные достижения в области отопительной техники, водяное отопление с естественной циркуляцией теплоносителя упорно не желает сдавать свои позиции и в некоторых регионах довольно успешно конкурирует с нынешними принудительными системами. Это обусловлено тем, что такое отопление отлично справляется с обогревом помещения без помощи электричества. Кроме того, для своей работы отопление с естественной циркуляцией может использовать практически любой энергоноситель. Именно эту систему, ее особенности, монтаж и тонкости эксплуатации мы и рассмотрим вместе с сайтом stroisovety.org в этой статье.

Отопление с естественной циркуляцией фото

Как работает отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

Работа такой системы отопления основана на элементарных законах физики: при нагревании плотность жидкости изменяется (она становится меньше) и ее потоки поднимаются вверх. Менее холодная жидкость соответственно устремляется вниз – получается так, что холодная вода выталкивает нагретую. Именно на этих свойствах жидких веществ и основан принцип естественной циркуляции – помещенная в замкнутый контур и подогреваемая в одном месте вода создает непрерывно движущийся поток в направлении к горячему источнику.

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя является достаточно капризной штукой – для ее правильной работы в процессе монтажа необходимо соблюдать массу требований, которые призваны улучшить циркуляцию жидкости и заставить такую систему отопления быстрее прогреваться. Вообще долгое прогревание этой системы многие относят к ее недостаткам, но этот мнимый отрицательный момент можно с легкостью отнести и к преимуществам. Ровно настолько, насколько долго естественное отопление прогревается, оно и остывает. В отличие от него, современные принудительные системы отопления охлаждаются в несколько раз быстрее.

Система отопления с естественной циркуляцией

Преимущества и недостатки системы с естественной циркуляцией теплоносителя

В принципе, подходя к вопросу выявления отрицательных моментов этой системы отопления, следует понимать, что они являются несущественными и выражаются исключительно в некоторых неудобствах эксплуатации. По большому счету, на работу отопления они практически не влияют. К этим недостаткам можно отнести следующее:

  1. Во-первых, масса нюансов при сборке. Не владея ими, собрать полноценную и качественно работающую систему естественного отопления не получится.
  2. Во-вторых, необходимость постоянного контроля жидкости – водяное отопление с естественной циркуляцией не является закрытой системой, и вода быстро испаряется.
  3. В-третьих, сравнительно небольшой радиус действия. Такую систему невозможно собрать в большом доме – она хорошо работает только в помещениях, габариты которых не превышают 25-30м и высотой до 7м. Следует понимать, что чем больше и разветвленнее данная отопительная система, тем больше ей необходимо времени и энергии для прогрева.
  4. В-четвертых, эстетический вид. Как правило, все трубопроводы располагаются в видимой зоне – подача горячего теплоносителя размещается под потолком, а обратка над полом. Такое положение дел не позволяет вести разговор о какой-либо эстетике помещения. Можно, конечно, разместить подачу отопления на чердаке, но тогда ее придется качественно утеплять. Да и от стояков в данном случае избавиться не получится.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Тонкости и нюансы естественной системы отопления

Существует несколько схем отопления с естественной циркуляцией – верхняя и нижняя разводка. И в том и другом случае принцип прокладки магистральных трубопроводов не меняется. Но начнем по порядку – самым главным звеном любой отопительной системы является котел, а что касается данной системы, так это его местоположение. В соответствии все с теми же законами физики, естественное отопление работает лучше, когда котел находится в самой нижней точке. Его следует расположить в подвале, а если такового нет, то в специально оборудованном приямке. Для чего это нужно? Чтобы обеспечить легкий сток воды с обратных трубопроводов, которые располагаются под уклоном на всем протяжении от батарей до котла.

Куда поставить котел при отоплении с естественной циркуляцией

Об уклонах следует поговорить более подробно – без них не обойтись, поскольку они обеспечивают вывод воздуха из труб и облегчают ток жидкости в системе. Как правило, этот уклон варьируется в пределах от 7 до 100мм на каждый погонный метр трубы. Следует понимать, что независимо от их назначения, под уклоном должны располагаться все горизонтальные трубопроводы (лежаки). Подача имеет уклон, направленный в сторону от котла, а обратка, соответственно, к котлу. Таким способом обеспечивается не только легкая и быстрая подача теплоносителя к батареям, но и отток от них охлажденной жидкости.

Как сделать отопление дома с естественной циркуляцией

Немаловажным моментом в системе отопления дома с естественной циркуляцией является так называемый главный стояк – это вертикальная труба, непосредственно связанная с котлом. Она служит для разгона нагретой жидкости – по ней теплоноситель поднимается на максимально возможную высоту, после чего по наклонным трубам устремляется к отопительным приборам.

Здесь есть несколько нюансов – во-первых, это диаметр главного стояка, а во-вторых, расширительный бак, который, как правило, располагается в самом верху этого стояка. По сути, расширительный бак располагается в самой верхней точке отопления, служит для вывода воздуха из системы и обеспечивает хранение расширившейся при нагревании жидкости. Что касается диаметра главного стояка, то он не должен быть меньше, чем имеющийся на котле патрубок выхода нагретого теплоносителя. Больше можно, но это не означает, что отопление с естественной циркуляцией будет работать лучше – здесь все зависит от мощности котельного оборудования.

Монтаж водяного отопления с естественной циркуляцией

Раз уж пошел разговор о диаметрах труб, то следует рассказать и о принципе построения всей системы. Чтобы улучшить ток воды и обеспечить равномерное распределение теплоносителя, монтаж естественной системы отопления выполняется трубами разного диаметра. Здесь принцип такой – чем дальше от котла находится отопительный прибор, тем меньшего диаметра трубы используются для подачи к нему воды.

Чтобы было понятно, приведу пример. Допустим, в доме имеется 10 батарей. К первым двум подача теплоносителя осуществляется по магистралям диаметром 2″, к двум следующим вода подводится по трубам 1,5″ к следующей паре ток осуществляется по 1,1/4″, потом по дюймовой трубе, далее по трехчетвертной и в конце используется полудюймовая труба. Точно такая же схема используется и при прокладке обратного трубопровода. Если подходить к этому вопросу более серьезно, то необходимо выполнять комплексный расчет естественной циркуляции отопления. А здесь без знаний, которыми обладают инженера, не обойтись.

Водяное отопление с естественной циркуляцией

Следующей немаловажной особенностью системы отопления с естественной циркуляцией является правильная установка батарей. На данном этапе уклоны также никто не отменял. Имеется два варианта установки отопительных приборов. В первом случае они оснащаются кранами Маевского для сброса воздуха и монтируются так, чтобы эти краны располагались в верхней точке батареи. Во втором случае верхней точкой является сторона, к которой подсоединяется патрубок подачи теплоносителя – при такой постановке вопроса воздух будет выгоняться в расширительный бак через подающие трубопроводы.

В общем, из выше написанного можно сделать только один правильный вывод – отопление с естественной циркуляцией является достаточно сложной системой, монтаж которой невозможен без знания всех этих тонкостей и нюансов. Если уж вы решились на установку такой системы, то лучше обратиться к специалистам.

Автор статьи Дмитрий Ворохов

stroisovety.org

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.