Особенности реализации схем отопления с циркуляцией естественной и принудительной

Система отопления с естественной циркуляцией: распространенные схемы водяных контуров

Сооружение автономной сети отопления гравитационного типа выбирают, если нецелесообразно, а иногда и невозможно установить циркуляционный насос или подключиться к централизованному электроснабжению.

Такая система обходится дешевле в обустройстве и полностью независима от электричества. Однако ее работоспособность во многом зависит от точности проектирования.

Чтобы система отопления с естественной циркуляцией функционировала бесперебойно, необходимо рассчитать ее параметры, правильно установить компоненты и обоснованно выбрать схему водяного контура. Мы поможем в решении этих вопросов.

Мы описали главные принципы работы гравитационной системы, привели советы по выбору трубопровода, обозначили правила сборки контура и размещения рабочих узлов. Отдельное внимание мы уделили особенностям проектирования и функционирования одно- и двухтрубной схемам отопления.

Принципы процесса естественной циркуляции

Процесс движения воды в контуре отопления без применения циркуляционного насоса происходит в силу естественных физических законов.

Понимание природы этих процессов позволит грамотно разработать проект системы отопления для типовых и нестандартных случаев.

Максимальная разность гидростатического давления

Основное физическое свойство любого теплоносителя (воды или антифриза), которое способствует его движению по контуру при естественной циркуляции – уменьшение плотности при увеличении температуры.

Плотность горячей воды меньше, чем холодной и поэтому возникает разница в гидростатическом давлении теплого и холодного столба жидкости. Холодная вода, стекая к теплообменнику, вытесняет горячую вверх по трубе.

Отопительный контур дома можно условно разделить на несколько фрагментов. По “горячим” фрагментам вода направляется вверх, а по “холодным” – вниз. Границами фрагментов являются верхняя и нижняя точка системы отопления.

Главной задачей при моделировании системы с естественной циркуляциейводы является достижение максимально возможной разницы между давлением столба жидкости в “горячем” и “холодном” фрагментах.

Классическим для естественной циркуляции элементом водяного контура является коллектор разгона (главный стояк) – вертикальная труба, направленная вверх от теплообменника.

Коллектор разгона должен иметь максимальную температуру, поэтому его утепляют на всей протяженности. Хотя, если высота коллектора не велика (как для одноэтажных домов), то можно не проводить утепление, так как вода в нем не успеет остыть.

Обычно систему проектируют таким образом, чтобы верхняя точка коллектора разгона совпадала с верхней точкой всего контура. Там устанавливают выход на бак-расширитель открытого типа или клапан для отвода воздуха, если используют мембранный бак.

Тогда длина “горячего” фрагмента контура является минимально возможной, что приводит к уменьшению теплопотерь на этом участке.

Также желательно, чтобы “горячий” фрагмент контура не сочетался с длительным участком, транспортирующим остывший теплоноситель. В идеале нижняя точка водяного контура совпадает с нижней точкой теплообменника, помещенного в устройство нагрева.

Для “холодного” сегмента водяного контура тоже есть свои правила, увеличивающие давление жидкости:

  • чем больше теплопотери на “холодном” участке отопительной сети, тем ниже температура воды и больше ее плотность, поэтому функционирование систем с естественной циркуляцией возможно только при значительной теплоотдаче;
  • чем больше расстояние от нижней точки контура к подключению радиаторов, тем больше участок столба воды с минимальной температурой и максимальной плотностью.

Чтобы обеспечить выполнение последнего правила, часто печь или котел устанавливают в самой нижней точке дома, например, в подвале. Таким размещением котла обеспечивают максимально возможное расстояние между нижним уровнем радиаторов и точкой входа воды в теплообменник.

Однако высота между нижней и верхней точками водяного контура при естественной циркуляции не должна быть слишком большой (на практике не более 10 метров). Печь или котел, нагревают только теплообменник и нижнюю часть коллектора разгона.

Если этот фрагмент незначителен относительно всей высоты водяного контура, то падение давления в “горячем” фрагменте контура будет несущественным и процесс циркуляции не будет запущен.

Минимизация сопротивления движению воды

При проектировании системы с естественной циркуляцией необходимо учитывать скорость движения теплоносителя по контуру.

Во-первых, чем быстрее скорость, тем быстрее будет происходить передача тепла по системе “котел – теплообменник – водяной контур – радиаторы отопления – помещение”.

Во-вторых, чем быстрее скорость жидкости через теплообменник, тем меньше вероятность ее закипания, что особенно важно при печном отоплении.

В системах отопления с принудительной циркуляцией скорость движения воды в основном зависит от параметров циркуляционного насоса.

При водяном отоплении с естественной циркуляцией скорость зависит от следующих факторов:

  • разницы давления между фрагментами контура в нижней его точке;
  • гидродинамического сопротивления отопительной системы.

Способы обеспечения максимальной разницы давления были рассмотрены выше. Гидродинамическое сопротивление реальной системы не поддается точному расчету по причине сложной математической модели и большого числа входящих данных, точность которых трудно гарантировать.

Тем не менее, существуют общие правила, соблюдение которых позволит уменьшить сопротивление отопительного контура.

Основным причинами снижения скорости движения воды являются сопротивление стенок труб и присутствие сужений из-за наличия фитингов или запорной арматуры. При небольшой скорости потока сопротивление стенок практически отсутствует.

Исключение составляют длинные и тонкие трубы, характерные для отопления с помощью теплого пола. Как правило, для него выделяют отдельные контуры с принудительной циркуляцией.

При выборе типов труб для контура с естественной циркуляцией придется учитывать наличие технических сужений при монтаже системы. Поэтому металлопластиковые трубы использовать при естественной циркуляции воды нежелательно по причине соединения их фитингами, со значительно меньшим внутренним диаметром.

Правила выбора и монтажа труб

Выбор между стальными или полипропиленовыми трубами при любой циркуляции происходит по критерию возможности их использования для горячей воды, а также с позиций цены, легкости монтажа и срока эксплуатации.

Стояк подачи монтируют из металлической трубы, так как через него проходит вода самой высокой температуры, а в случае печного отопления или неисправности теплообменника возможен вариант прохождения пара.

При естественной циркуляции необходимо использовать диаметр труб несколько больший, чем в случае применения циркуляционного насоса. Обычно, для обогрева помещений до 200 кв. м, диаметр коллектора разгона и трубы на входе обратки в теплообменник равен 2 дюймам.

Это вызвано меньшей скоростью воды по сравнению с вариантом принудительной циркуляции, что приводит к следующим проблемам:

  • снижение объема переносимого тепла за единицу времени от источника к обогреваемому помещению;
  • появление засоров или воздушных пробок, с которыми не сможет справиться небольшого напор.

Особенное внимание при использовании естественной циркуляции с нижней схемой подвода подачи необходимо уделить проблеме удаления воздуха из системы. Он не может полностью отводиться из теплоносителя через расширительный бак, т.к. закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами.

При принудительной циркуляции напор воды сгоняет воздух к установленному в наивысшей точке системы воздухосборнику – устройству с автоматическим, ручным или полуавтоматическим управлением. С помощью кранов Маевского в основном производится регулировка теплоотдачи.

В гравитационных отопительных сетях с подачей, расположенной ниже приборов, краны Маевского применяются непосредственно для стравливания воздуха.

Воздух также может отводиться с помощью воздухоотводчиков, установленных на каждом стояке или на воздушной линии, проложенной параллельно магистралям системы. Из-за внушительного количества устройств для отвода воздуха гравитационные схемы с нижней разводкой применяются крайне редко.

При слабом напоре небольшая воздушная пробка способна полностью остановить систему обогрева. Так, согласно СНиП 41-01-2003 не допускается прокладывать без уклона трубопроводы систем отопления при скорости движения воды менее 0,25 м/с.

При естественной циркуляции такие скорости недостижимы. Поэтому кроме увеличения диаметра труб необходимо соблюдать постоянные уклоны для вывода воздуха из системы отопления. Уклон проектируют из расчета 2- 3 мм на 1 метр, в квартирных сетях наклон достигает 5 мм на погонный метр горизонтальной линии.

Уклон подачи делают по ходу движения воды, чтобы воздух двигался к баку-расширителю или системе, стравливающей воздух, расположенной в верхней точке контура. Хотя можно сделать и контр-уклон, но в этом случае необходимо дополнительно установить клапан для отвода воздуха.

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.

При установке теплого пола небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Однотрубные и двухтрубные схемы отопления

При разработке схемы отопления дома с естественной циркуляцией воды возможно проектирование как одного, так и нескольких отдельных контуров. Они могут существенно отличаться друг от друга. Вне зависимости от длины, количества радиаторов и других параметров, их выполняют по однотрубной или двухтрубной схеме.

Контур с использованием одной магистрали

Систему отопления с использованием одной и той же трубы для последовательного подвода воды к радиаторам называют однотрубной. Самым простым однотрубным вариантом является отопление металлическими трубами без использования радиаторов.

Это наиболее дешевый и наименее проблемный способ решения обогрева дома при выборе в пользу естественной циркуляции теплоносителя. Единственный значимый минус – внешний вид громоздких труб.

При самом экономном варианте однотрубной схемы с радиаторами отопления, горячая вода последовательно протекает через каждое устройство. Здесь необходимо минимальное количество труб и запорной арматуры.

По мере прохождения теплоноситель остывает, поэтому последующие радиаторы получают воду более холодную, что необходимо учитывать при расчете количества секций.

Самым эффективным способом подключения приборов отопления к однотрубной сети считается диагональный вариант.

Согласно этой схеме контуров отопления с естественным типом циркуляции горячая вода поступает в радиатор сверху, после охлаждения отводится через расположенный внизу патрубок. При прохождении подобным образом нагретая вода отдает максимальное количество тепла.

При нижнем подключении к батарее как входного патрубка, так и выходного, теплоотдача существенно уменьшается, потому что нагретому теплоносителю надо пройти максимально длинный путь. Из-за значительного остывания в подобных схемах не используются батареи с большим количеством секций.

Отопительные контуры с подобным подключением радиаторов получили название “Ленинградка“. Несмотря на отмеченные потери тепла, им отдают предпочтение в обустройстве систем квартирного отопления, что обусловлено более эстетичным видом прокладки трубопровода.

Существенным недостатком однотрубных сетей является невозможность отключить одну из секций отопления без прекращения циркуляции воды по всему контуру.

Поэтому обычно применяют модернизацию классической схемы с установкой “байпаса” для обхода радиатора с помощью ответвления с двумя шаровыми кранами или трехходовым краном. Это позволяет регулировать подачу воды к радиатору, вплоть до полного его отключения.

Для двух и более этажных строений применяют варианты однотрубной схемы с вертикальными стояками. В этом случае распределение горячей воды более равномерное, чем при горизонтальных стояках. К тому же вертикальные стояки менее протяженные и лучше вписываются в интерьер дома.

Вариант с применением обратной трубы

Когда одну трубу используют для подачи горячей воды к радиаторам, а вторую – для отвода охлажденной к котлу или печи, такую схему отопления называют двухтрубной. Подобную систему при наличии радиаторов отопления используют чаще, чем однотрубную.

Она более дорогая, так как требует монтажа дополнительной трубы, но имеет ряд значимых преимуществ:

  • более равномерное распределение температуры подаваемого к радиаторам теплоносителя;
  • проще выполнить расчет зависимости параметров радиаторов от площади отапливаемого помещения и необходимых значениях температуры;
  • эффективней регулировка подачи тепла к каждому радиатору.

В зависимости от направления движения охлажденной воды относительно горячей, двухтрубные системы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутных схемах движение охлажденной воды происходит в том же направлении, что и горячей, поэтому длина цикла для всего контура совпадает.

В тупиковых схемах, охлажденная вода движется навстречу горячей, поэтому для разных радиаторов длины циклов оборота теплоносителя отличаются. Так как скорость в системе небольшая, то и время нагрева может существенно отличаться. Те радиаторы, у которых длина цикла круговорота воды меньше, будут нагреты быстрее.

Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.

При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.

Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.

Выводы и полезное видео по теме

Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:

Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:

Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.

Если возникли вопросы по теме или есть желание поделиться личным опытом по организации и эксплуатации отопительной системы гравитационного типа, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для обратной связи расположен ниже.

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

  • Простой монтаж и обслуживание.
  • Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
  • Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.

Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

Читайте также:  Характеристики электрических конвекторов отопления для разных помещений

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

  • Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
  • Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

  1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
  2. Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

  • Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
  • Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
  • Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
  • Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

  • Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
  • СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
  • Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.

Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

    Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления.

Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

  1. Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
  2. Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.

Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

  • Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
  • Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
  • Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
  • Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
  • Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.

Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.

Принудительная или естественная циркуляция – какая схема отопления лучше?

Системы отопления классифицируются по многим признакам. Рассмотрим, как они различаются по принципу побуждения циркуляции, и в каком случае какой вариант выгоднее.

Для нормальной работы отопительной системы необходим постоянный поток воды (или другого теплоносителя) по трубопроводам. Схема построения трубопроводов ориентирована на один из двух способов создания данного движения:

  1. с естественной циркуляцией;
  2. с принудительной циркуляцией.

Чем они различаются?

Различие двух этих схем заключается в способе перемещения теплоносителя: если в первом случае он перемещается за счет естественной конвекции, то во втором варианте схема включает в себя насос для перекачки воды. Разберем подробно оба варианта.

Системы отопления с естественной циркуляцией

В системе с естественной циркуляцией используется принцип перемещения теплоносителя под влиянием конвекции. Чем больше температура, тем меньше плотность среды, и под влиянием сил, объясняемых законом Архимеда, нагретый теплоноситель перемещается в верхние точки схемы отопления, а остыв опускается вниз.

Подобная схема не требует дополнительных затрат энергии на создание циркуляции и может работать только за счет тепла вырабатываемого котлом, или другой теплогенерирующей установкой.

Подобные схемы требуют тщательного гидравлического расчета и несколько большего диаметра труб разводки. Также такие системы требовательны к соблюдению уклонов при монтаже.

Системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя

Для данной схемы обязательно используются насосы или другие устройства (инжекторы и т. п.), для принудительной перекачки воды (теплоносителя). Возможность самостоятельной циркуляции в данном случае почти не важна. Это несколько усложняет конструкцию, но позволяет добиться и определенных преимуществ.

К достоинствам можно отнести:

  1. возможность упростить гидравлический расчет;
  2. возможность использовать трубы и арматуру меньших диаметров, делая отопление менее материалоемким;
  3. если здание имеет большую высоту, то единственный способ подать теплоноситель на верхние этажи – использование насосов. Например, в 10 этажном здании статическое давление воды в системе составляет порядка 3-4 атмосфер, а отопление с естественной циркуляцией чаще всего не может создать напор более 1,5 – 2 бар.
  4. для данной схемы не важна протяженность труб, так как не может из-за срыва конвекции сложится такая ситуация, что теплоноситель прекратит движение;
  5. при монтаже необязательно точно выдерживать уклоны – если конструкция здания требует, то можно расположить переходы со значительным перепадом по уровню;
  6. можно значительно повышать давление в системе, повышая КПД и эффективность работы котлов.

Выбор способа циркуляции

Разберем случаи, когда имеет смысл проектировать схемы с естественным движением теплоносителя (воды):

  1. если отопление монтируется для небольшого помещения;
  2. если принудительная система циркуляции с электронасосами не может быть обустроена из-за отсутствия электроснабжения;
  3. если возможны длительные перебои с подачей электроэнергии, которые при реализации схемы с принудительной циркуляцией могут вызвать остановку обращения воды и разморозку труб и радиаторов.

Если требуется создание высокого давления, повышение эффективности использования котельного оборудования, более интенсивная циркуляция теплоносителя (воды), то следует отказываться от естественной схемы движения потоков в пользу принудительной.

Часто как аргумент в пользу отказа от принудительной системы отопления приводят дополнительные затраты энергии на питание электронасосов. Но это неверно – по эффективности использования энергоресурсов, система отопления с принудительной циркуляцией значительно превосходит оппонента.

В заключении нужно заметить – даже при затруднении с электроснабжением можно не отказываться от преимуществ системы с использованием циркуляционного насоса.

Для этого стоит обратить внимание на современные энергонезависимые котлы, которые имеют встроенный электрогенератор и насос.

Подобное оборудование позволяет реализовать все преимущества систем с принудительной циркуляцией без необходимости подключения внешнего питания. Но есть один минус – подобные установки чаще всего рассчитаны только на газ или жидкое топливо.

Системы отопления с принудительной циркуляцией

Если площадь дома достаточно большая или необходимо обеспечить обогрев двухэтажного строения, от отопительной системы с естественной циркуляцией лучше отказаться. Из-за медленного продвижения теплоносителя по трубам прогреть воздух в помещении достаточно быстро будет крайне сложно.

Читайте также:  Разрабатываем своими руками схемы канализации в частном доме соблюдая все правила

Такой проблемы не существует, если изначально выбрана система отопления с принудительной циркуляцией, что особенно актуально для домов, в которых проживают постоянно. Установив специальный насос, можно значительно повысить эффективность обогрева строения любой площади. Главное, чтобы выбранная схема отопления отвечала определенным требованиям.

Как работает отопление без насоса?

Чтобы понять, как работает система с принудительной циркуляцией, стоит разобраться в том, как осуществляется отопление зданий при естественной циркуляции теплоносителя. В качестве последнего могут использоваться различные специальные составы и вода. Для одноэтажного дома чаще всего выбирается водяное отопление.

Движение воды по трубопроводам осуществляется по законам физики. Нагревшись в котле до заданной температуры, она начинает подниматься по стояку. За счет этого происходит постепенный прогрев всех труб и радиаторов системы. Вновь поступающая горячая вода постепенно вытесняет холодную вниз к котлу.

После того как остывший теплоноситель вновь нагреется в котле, он начнет подниматься по стояку, чтобы вытеснить остывший вниз. Такой цикл будет повторяться до тех пор, пока будет работать котел. Очевидно, что чем больше диаметр трубы, тем больше теплоносителя пройдет через ее поперечное сечение за единицу времени.

Именно поэтому при естественной циркуляции диаметр трубопровода и размеры монтируемых радиаторов имеют большое значение. При недостаточной площади последних сложно будет прогреть помещение до уровня комфортности.

Принудительная циркуляция

Схема отопления с принудительной циркуляцией отличается наличием насоса. Благодаря ему теплоноситель движется по трубам с заданной скоростью, а не только под действием законов физики.

Насос создает давление, достаточное для перемещения теплоносителя, но при этом обеспечивающее равномерное распределение воды, нагретой до различной температуры.

Из чего состоит отопительная система?

Система отопления с принудительной циркуляцией состоит из:

  • котла (твердотопливного, газового или электрического);
  • расширительного бака мембранного типа;
  • циркуляционного насоса, мощность которого подбирается индивидуально;
  • радиаторов (батарей) отопления;
  • труб;
  • фитингов – переходников, используемых для соединения труб;
  • кранов (шаровых и пробковых);
  • обратных клапанов;
  • воздухоотводов;
  • фильтров, которые обеспечивают работоспособность отопительного котла и насоса;
  • крепежных элементов.

При выборе необходимого для функционирования системы оборудования следует обязательно учитывать:

  • мощность приобретаемого котла и радиаторов;
  • размер трубопровода;
  • скорость перемещения теплоносителя.

Однотрубная схема

Однотрубная схема предполагает совмещение подающего и обратного трубопроводов. Теплоноситель подается через специальный трубопровод с запорной арматурой. Предусматривается отдельный патрубок с вентилем для слива воды в канализацию.

После нагрева в котле теплоноситель, пройдя по стоякам и радиаторам и отдав им необходимое количество тепла, поступает в насос. Последний обеспечивает нагнетание потока, движущегося к котлу.

Бак мембранного типа, который включает однотрубная система, позволяет предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Такой бак может быть не только закрытым, но и открытым. Он устанавливается на верхнем (техническом) этаже здания.

Если бак закрытый, то и система отопления закрытая. Если же открытый, то и систему называют открытой.

Группа безопасности

Однотрубная система обязательно включает группу безопасности, состоящую из:

  • воздухоотвода;
  • предохранительного клапана;
  • манометра и термометра, часто объединяемых в одном корпусе.

Такая группа позволит оперативно снизить избыточное давление в системе, предотвратив тем самым разрыв трубопровода и поломку оборудования.

Допустим монтаж приборов из группы безопасности отдельно друг от друга. Например, врезка предохранительного клапана осуществляется немного выше котла. Однако это не всегда оправдано с точки зрения затрат на монтаж системы отопления.

Радиаторы

Радиаторы при такой схеме могут подключаться по-разному: диагонально, параллельно и т.д. Желательно предусмотреть терморегуляторы и краны Маевского на каждой батареи. В продаже можно найти модели радиаторов с заранее вмонтированными кранами.

Разводка

Разводка труб в системе может быть горизонтальной и вертикальной. Оба типа разводки допускают подключение к бойлеру и системе теплого пола.

Для этого лишь следует предусмотреть специальный распределительный коллектор, позволяющий обеспечить поступление нагретого теплоносителя одновременно в радиаторы, бойлер и контур теплого пола.

Двухтрубная схема

Преимущество однотрубной схемы заключается в ее доступности. В этом случае требуется меньше труб, чем при устройстве двухтрубной, а потому ее монтаж обходится намного дешевле.

Однако эффективность последней значительно выше, за счет того, что в двухтрубной подающий и обратный трубопроводы разделены.

Такая система позволяет отремонтировать радиатор в одной комнате, не отключая отопления во всем здании, и подходит для строений любой этажности.

Принудительная лучше?

Если предстоит монтаж системы отопления одноэтажного строения, предпочтение может быть отдано системе с естественной циркуляцией. Особенно если здание находится в местности с характерными проблемами с электроснабжением.

При выборе схемы для двухэтажного дома лучше обратить внимание на систему с принудительной циркуляцией. Тем более если площадь здания большая.

Экономим на трубах

Если отдано предпочтение схеме с принудительной циркуляцией, можно не волноваться о том, какой диаметр у монтируемой трубы. За счет одинаковой скорости теплоносителя обязательно удастся обеспечить равномерный прогрев всей системы.

Именно поэтому для такой системы приобретаются более дешевые трубы. Учитывая, что их диаметр несколько меньше, трубы можно сделать практически незаметными в интерьере.

Отказ от громоздких радиаторов

При естественной циркуляции теплоносителя традиционно монтируются громоздкие радиаторы, занимающие много места. За счет большой площади такие батареи позволяют обеспечить более эффективный прогрев помещений. В системе отопления с принудительной циркуляцией предпочтение может быть отдано даже небольшой по размеру модели радиатора.

Безопасность и удобство эксплуатации

Равномерный прогрев отопительной системы способствует снижению риска повреждения ее элементов из-за значительного колебания температуры. Как следствие, снижается негативное воздействие на материал всех элементов отопительной системы, и повышается срок их службы.

Благодаря наличию кранов Маевского и специальных автоматических воздухоотводов в системе принудительной подачи теплоносителя можно не опасаться завоздушивания. Степень нагрева воды можно отрегулировать не только за счет параметров отопительного котла, но и характеристик насоса.

При естественной циркуляции радиаторы тем холоднее, чем дальше они находятся от котла. Это способствует неравномерному прогреву помещений.

Простота монтажа

Трубы необязательно укладывать под определенным углом, что делает возможным выполнение работ собственными силами. При нарушении этого правила в случае естественной циркуляции не удастся обеспечить прохождение теплоносителя по системе, а потому обогрев двухэтажного дома будет затруднен или невозможен.

О недостатках

Учитывая, что в системе присутствует циркуляционный насос, требуется обязательное подключение к электрической сети. В районах с частыми отключениями электричества этот факт может создать серьезные проблемы. При желании от этой проблемы можно избавиться, предусмотрев источник бесперебойного питания.

Также не стоит забывать о возможном увеличении расходов на оплату счетов за электричество. Для этого стоит сделать соответствующие расчеты до покупки оборудования. Иногда за счет того, что монтируются трубы, имеющие меньший диаметр, снижается расход теплоносителя.

Это, в свою очередь, ведет к снижению мощности, потребляемой котлом. Как следствие, затраты на работу насоса могут быть полностью компенсированы за счет снижения расходов на эксплуатацию котла.
Эксплуатация насоса сопровождается незначительным шумом. Если оборудование установлено в отдельном помещении, такой недостаток не заслуживает внимание. Однако для небольшого дома или однокомнатной квартиры это может стать серьезной проблемой.

Если система отопления с принудительной циркуляцией монтируется для обогрева двухэтажного строения, можно не сомневаться: в таком доме всегда будет тепло, тихо и комфортно.

Схема отопления дома с принудительной циркуляцией — рассмотрим вопрос

Оптимальная схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией сбережет деньги домовладельца и на этапе монтажа, и во время эксплуатации. Поэтому в данной статье мы будем искать именно такой вариант обустройства системы обогрева жилища.

Особенности отопления с принудительной циркуляцией

Отопление с естественной циркуляцией

Современное водяное отопление с принудительной циркуляцией пришло на смену гравитационной схеме. У второй движение теплоносителя осуществляется за счет теплового расширения воды при ее нагреве. Такой принцип существенно снижал эффективность работы теплоснабжения.

Одним из определяющих факторов целесообразности установки системы водяного отопления с принудительной циркуляцией является относительно быстрое движение теплоносителя по магистрали. Благодаря этому происходит равномерное распределение тепла по всем радиаторам в схеме.

Кроме этого, нужно отметить такие особенности отопления насосными группами:

  • Возможность устанавливать трубы небольшого сечения: 20, 25 мм. Этим уменьшается общий объем теплой воды в системе, что сказывается на расходе энергоносителя;
  • Выбор из нескольких схем монтажа трубопроводов. Принудительная система отопления частного дома может быть однотрубной, двухтрубной или коллекторной;
  • Регулировка температуры как для отдельных элементов, так и во всей системе в целом. Лучше всего с этой задачей справляется коллекторное отопление;
  • Увеличение комфорта эксплуатации.

Однако наряду с этим следует отметить и недостатки, которыми обладает двухтрубная или однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией. Прежде всего – это установка насосной группы для увеличения скорости потока теплоносителя. Это влечет за собой увеличение первичных расходов, а также делает работу всей системы зависимой от подачи электроэнергии. Но эти недостатки компенсируются вышеперечисленными преимуществами.

Можно модернизировать уже имеющееся гравитационное отопление. Для этого достаточно установить насос. Однако сначала нужно рассчитать параметры системы – не всегда трубы большого диаметра подходят для схем с принудительной циркуляцией.

Как работает отопление без насоса?

Чтобы понять, как работает система с принудительной циркуляцией, стоит разобраться в том, как осуществляется отопление зданий при естественной циркуляции теплоносителя. В качестве последнего могут использоваться различные специальные составы и вода. Для одноэтажного дома чаще всего выбирается водяное отопление.

Движение воды по трубопроводам осуществляется по законам физики. Нагревшись в котле до заданной температуры, она начинает подниматься по стояку. За счет этого происходит постепенный прогрев всех труб и радиаторов системы. Вновь поступающая горячая вода постепенно вытесняет холодную вниз к котлу.

После того как остывший теплоноситель вновь нагреется в котле, он начнет подниматься по стояку, чтобы вытеснить остывший вниз. Такой цикл будет повторяться до тех пор, пока будет работать котел. Очевидно, что чем больше диаметр трубы, тем больше теплоносителя пройдет через ее поперечное сечение за единицу времени.

Именно поэтому при естественной циркуляции диаметр трубопровода и размеры монтируемых радиаторов имеют большое значение. При недостаточной площади последних сложно будет прогреть помещение до уровня комфортности.

Принудительная циркуляция

Схема отопления с принудительной циркуляцией отличается наличием насоса. Благодаря ему теплоноситель движется по трубам с заданной скоростью, а не только под действием законов физики.

Насос создает давление, достаточное для перемещения теплоносителя, но при этом обеспечивающее равномерное распределение воды, нагретой до различной температуры.

Преимущества и недостатки однотрубного варианта

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией хороша своей дешевизной. Причем низкая стоимость конструкции характерна и для открытого, и для закрытого варианта. Ведь от котла к батареям (и обратно) тянется всего одна нитка трубопровода. В итоге мы имеем экономию трубы для отопления, фитингов для сборки разводки и времени сборщика. К сожалению, за дешевизну конструкции придется заплатить отказом от возможности отрегулировать температуру в отдельных зонах дома.

Разогретый теплоноситель движется от котла, протекая по всем батареям, и любой регулятор на его пути закупорит всю цепочку, остановив циркуляцию в разводке. Кроме того, вы не сможете отключить батарею или врезать в разводку еще одну линию или отвод. И после перестройки или перепланировки жилища вам понадобится обустраивать разводку заново. Именно поэтому однотрубные конструкции разводки собирают только в небольших домах площадью до 50-60 квадратных метров. Причем, в целях естественной терморегуляции схемы отопления в комнатах с наименьшей желаемой температурой (например, в спальнях) располагают «последнюю» батарею в цепочке – в нее попадает порядком охлажденный теплоноситель, который уже движется фактически по обратке – к котлу на разогрев.

Выводы и полезное видео по теме

Подробное изложение двухтрубной и достаточно сложной схемы отопления двухэтажного дома:

Система закрытого типа для трехэтажного дома на базе газового котла:

Использование насосов при водяном отоплении помещений значительно облегчает проектирование контура, делая возможными варианты, недоступные для гравитационной модели. Правильный подбор оборудования позволит решить вопрос обогрева жилья, сделав этот процесс удобным и простым.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по организации отопительной системы с принудительной циркуляцией? Пожалуйста, оставляйте к публикации и участвуйте в обсуждениях. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Из чего состоит отопительная система?

Система отопления с принудительной циркуляцией состоит из:

  • котла (твердотопливного, газового или электрического);
  • расширительного бака мембранного типа;
  • циркуляционного насоса, мощность которого подбирается индивидуально;
  • радиаторов (батарей) отопления;
  • труб;
  • фитингов – переходников, используемых для соединения труб;
  • кранов (шаровых и пробковых);
  • обратных клапанов;
  • воздухоотводов;
  • фильтров, которые обеспечивают работоспособность отопительного котла и насоса;
  • крепежных элементов.

При выборе необходимого для функционирования системы оборудования следует обязательно учитывать:

  • мощность приобретаемого котла и радиаторов;
  • размер трубопровода;
  • скорость перемещения теплоносителя.

Схемы закрытых систем

Для обогрева загородных и дачных домов применяются следующие типы разводок:

  1. Однотрубная. Все радиаторы присоединяются к единственной магистрали, проходящей по периметру помещения или здания. Поскольку горячий и охлажденный теплоноситель движутся по одной трубе, каждая последующая батарея получает меньше тепла, нежели предыдущая.
  2. Двухтрубная. Здесь нагретая вода поступает в отопительные приборы по одной магистрали, а уходит по второй. Самый распространенный и надежный вариант для любых жилых зданий.
  3. Попутная (петля Тихельмана). То же, что и двухтрубная, только охлажденная вода течет в одинаковом направлении с горячей, а не возвращается в противоположном (показано ниже на схеме).
  4. Коллекторная или лучевая. Каждая батарея получает теплоноситель по отдельному трубопроводу, подключенному к общей гребенке.
Читайте также:  Этапы создания схемы водоснабжения частного дома. Планировка и особенности

Однотрубная горизонтальная разводка (ленинградка)

Справка. Однотрубные системы бывают горизонтальными (так называемая ленинградка) и вертикальными. Последние, где вода раздается приборам отопления от стояков, нередко используются в двухэтажных домах.

Однотрубная горизонтальная схема оправдывает себя в одноэтажных домиках небольшой площади (до 100 м²), где обогрев обеспечивают 4—5 радиаторов. Больше подключать к одной ветви не стоит, последние батареи будут слишком холодными. Вариант с вертикальными стояками годится для здания в 2—3 этажа, но в процессе реализации придется проходить перекрытия трубами чуть ли не каждой комнате.

Однотрубная схема с верхней разводкой и вертикальными стояками

Двухтрубная схема с тупиковыми ветвями (показана в начале статьи) довольно проста, надежна и однозначно рекомендована к применению. Если вы владелец коттеджа площадью до 200 м² высотой 2 этажа, то разводку магистралей делайте трубами с проходным сечением DN 15 и 20 (внешний диаметр – 20 и 25 мм), а для подсоединения радиаторов возьмите DN 10 (снаружи – 16 мм).

Попутная схема движения воды (петля Тихельмана)

Петля Тихельмана наиболее уравновешена гидравлически, но сложнее в монтаже. Трубопроводы придется класть по периметру комнат либо всего дома и проходить под дверями. По факту «попутка» обойдется дороже двухтрубной, а результат выйдет примерно одинаковым.

Лучевая система тоже проста и надежна, вдобавок вся разводка успешно прячется в полу. Подсоединение ближних батарей к гребенке выполняется трубами 16 мм, отдаленных – 20 мм. Диаметр магистрали от котла – 25 мм (DN 20). Недостаток данного варианта – цена коллекторного узла и трудоемкость монтажа с прокладкой магистралей, когда напольное покрытие уже сделано.

Схема с индивидуальным подключением батарей к коллектору

В чем плюсы и минусы двухтрубной схемы

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с принудительной циркуляцией позволяет регулировать температуру буквально каждой батареи. Тут можно использовать дистанционные и простейшие терморегуляторы, обычные краны и вентили, а равно и другую запорно-регулирующую арматуру. В данном случае пользователь может остановить или замедлить циркуляцию носителя тепла в конкретной батарее, не затронув общий поток, который идет по отдельным трубопроводам. Врезка батареи в напорную и обратную линию позволяет даже безболезненное отключение радиатора в случае необходимости.

Двухтрубная схема системы отопления

Причем подобная управляемость достигается за счет не таких уж больших трат на разводку. Владельцу системы двухтрубного типа придется оплатить две стоимости метража арматуры и количества фитингов. И это, пожалуй, единственный минус данной схемы. Помимо возможной регуляции температуры в отдельных комнатах дома, двухтрубная конструкция дает еще один плюс – готовность к масштабированию. Вы можете перестроить всю сеть, врезав дополнительную батарею или удалив радиатор, не нарушив при этом структуры системы.

Как заполнить трубопроводы отопления

Мы решили осветить данный вопрос, поскольку заливка закрытой системы должна производиться по определенному алгоритму, чтобы не осталось воздушных пробок:

  1. Вначале все отопительные приборы должны быть отсечены от магистралей с помощью кранов. Остальную арматуру полностью откройте и включите подпитку из водопровода. Наполняйте трубы медленно, чтобы воздух успевал уходить через клапан на группе безопасности.
  2. Когда давление достигнет 1 Бар (следите за манометром), остановите наполнение и включите на несколько минут циркуляционный насос, дабы выдавить остатки воздуха.
  3. Оставьте помощника поддерживать давление на уровне 1 Бар, а сами поочередно открывайте радиаторные вентили и спускайте воздух кранами Маевского.
  4. По окончании запустите котел и насос, прогрейте теплоноситель и стравите воздух из батарей еще раз.

Убедившись, что все трубопроводы и отопительные приборы полностью прогрелись, поднимите давление в сети до 1,5—2 Бар при температуре на котле 80 °С.

Как устроена оптимальная система обогрева одноэтажного дома

В качестве оптимального предложения нами была выбрана закрытая система отопления с принудительной циркуляцией – схема данного варианта гарантирует максимальный набор выгод при обустройстве в одноэтажном доме. Нам остается разобраться только с тем, как она устроена.

Если мы будем двигаться от котла по направлению циркуляции теплоносителя, эта система будет состоять из следующих элементов:

  • Теплогенерирующий прибор (котел) – разогревает пар, воду или подготовленный теплоноситель.
  • Закрытый расширительный бак – удерживает давление системы и поддерживает возможность регуляции данного параметра. Этот элемент монтируют на выходе из котла, поднимая над батареями.
  • Напорный участок разводки с отводами под батареи. Обычно его укладывают по периметру дома, вдоль несущих стен.
  • Радиаторы (батареи отопления), верхний патрубок которых подключен к напорному участку трубопровода. Их развешивают под окнами на специальных кронштейнах.
  • Сливной отрезок теплопровода (обратка) с отводами для подключения нижнего патрубка радиаторов. Эту линию укладывают вдоль напорного участка.
  • Циркуляционный насос – его подключают к обратке перед входом этой линии в котел.

Теплоноситель движется из котла по напорной линии и, проходя сквозь батареи, сливается в обратку. Насос генерирует побуждение к циркуляции, а закрытый расширительный бак создает нужное давление. Кроме того, между котлом и баком в напорную трубу врезают манометр (прибор для считывания давления) и предохранительный клапан, сбрасывающий лишний теплоноситель при превышении предельного давления в трубах, котле и радиаторах. Монтаж такой конструкции можно завершить за 1-2 дня силами одного человека.

Как устроена система отопления с естественной циркуляцией – какие бывают схемы подключения

Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.

Основные характеристики и принцип работы

Хотя и схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией достаточно эффективна, но у нее есть и минусы. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.

Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

  • В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.
  • В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

Системы подобного типа имеют некоторые особенности, в частности речь идет о следующем:

  • Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.
  • Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.
  • Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.
  • Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

  • Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.
  • Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

  • Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.
  • Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.
  • Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.
  • Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.

Производя расчет системы отопления с естественной циркуляцией, важно учитывать большое количество переменных. Это приводит к тому, что получить точные результаты практически невозможно.

Правила расчета мощности котла

Рассчитать требуемую мощность котла для системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно следующими способами:

  • По площади отапливаемого помещения. Санитарные Нормы и Правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади в 10 м 2 . В этом случае следует применять коэффициент, который в южных регионах равен 0,7-0,9, в северных районах – 1,5-2, а в средней части – 1,2-1,3. Применение этого способа позволяет не принимать во внимание высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение комнаты относительно внешних стен.
  • По объему воздуха в помещении. Этот способ позволяет получить более точные результаты расчетов. Исходным значением является 40 Вт мощности на 1 м 3 объема воздуха в комнате, также применяются приведенные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется по 100 Вт, на дверной проем – по 200 Вт. Если комната расположена у внешней стены, то следует применить коэффициент 1,1-1,3. В этом случае следует учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяют коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

Система отопления с естественной циркуляцией может собираться по разным схемам. Для самостоятельного монтажа лучше использовать самые простые варианты двухтрубной и однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией.

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Схема отопления такого типа предполагает наличие следующих элементов в системе:

  • Отопительный котел, в котором происходит непосредственное нагревание теплоносителя.
  • Расширительный бак, который компенсирует изменения объема теплоносителя и служит своеобразным накопителем для вытесненного воздуха.
  • Приборы отопления, к которым относятся конвектора и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией предполагает применение перечисленных выше условий:

  • Установка котла на более низком уровне относительно приборов отопления.
  • Соблюдение определенной степени уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного течения теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.
  • Основной трубопровод, к которому подключаются несколько радиаторов, монтируется из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не меньше 32 миллиметра. Для изготовления подводов к приборам отопления следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что ДУ примерно равна внутреннему сечению трубы, а не внешнему. К примеру, полипропиленовая труба, внешний диаметр которой равен 32 мм, соответствует ДУ20.

При правильном подборе диаметра труб система отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа не нуждается в балансировке. При этом использование дросселей на отводах к приборам отопления даст положительный эффект.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это объясняется высокой ценой на пропиленовые армированные трубы, а также долгим и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных строений применяют однотрубную разводку.

Особенности монтажа однотрубной системы

В процессе монтажа системы отопления по однотрубной схеме важно учитывать следующие моменты:

  • Использование трубных изделий определенного диаметра.
  • Соблюдение уклона трубы отопления при естественной циркуляции по всему периметру системы.
  • Врезка радиаторов параллельно основному трубопроводу, не разрывая его. В этом случае не стоит беспокоиться об отсутствии циркуляции в приборах отопления, многолетние исследования доказали эффективность работы системы, собранной по однотрубной схеме.
  • Расширительный бачок и каждый отопительный прибор должен оснащаться устройством для спуска воздуха. Особенно это касается систем закрытого типа, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако существует еще одна особенность таких систем: при неполном стравливании воздуха с одного из радиаторов расширительный бак можно исключить из системы.
  • Установка на отопительные приборы дросселей и терморегуляторов помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости к котлу и самыми дальними приборами отопления.


Ссылка на основную публикацию