Водяное отопление с естественной и насосной циркуляцией кратко

Обновлено: 04.07.2024

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.

Естественный вариант, предопределяющий движение теплоносителя под влиянием сил гравитации, используется в коттеджах и квартирах с независимой системой отопления

Резервный объем, необходимый для расширения теплоносителя в процессе нагревания, обеспечивает открытый расширительный бачок

В сооружении систем с естественным движением теплоносителя есть одно- и двухтрубные схемы. Однотрубные контуры устраивают с верхней разводкой

Двухтрубные гравитационные системы сооружают с верхней и нижней разводкой. Горизонтальные участки всегда прокладывают с уклоном в 2-3 мм на погонный метр

Веским недостатком гравитационных систем отопления является слабый напор, ввиду чего не сооружают контуры более 30 м по горизонтали

В системах с гравитационным движением теплоносителя минимум технических устройств, как следствие, минимум проблем с наладкой и починкой

Допустим разогрев теплоносителя до температуры парообразования +105º на выходе из котла. Этот факт необходимо учитывать при подборе оборудования и труб для сооружения

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.

Движущей силой воды в контуре при естественной циркуляции является перепад гидростатического давления между холодным и горячим столбами жидкости

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.

Чем ниже в системе отопления расположен котел, тем меньше гидростатическое давление столба жидкости в горячем фрагменте контура

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.

Использование систем с естественной циркуляции для двухэтажных строений вполне оправдано, а для большей этажности будет необходим циркуляционный насос

Минимизация сопротивления движению воды

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

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

Закипание воды в системе может обойтись очень дорого – стоимость демонтажа, ремонта и обратной установки теплообменника требует много времени и средств

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.

Фитинги металлопластиковых труб несколько сужают внутренний диаметр и являются серьезной преградой на пути воды при слабом напоре (+)

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:

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.

На всех радиаторах отопления современного типа присутствуют устройства для выпуска воздуха, поэтому для предотвращения образования пробок в контуре можно делать уклон, сгоняя воздух к радиатору

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.

Самая распространенная комбинация направления уклона подающей и обратной труб для удаления воздушных пробок из водяного контура с естественной циркуляцией

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.

Простая однотрубная схема (вверху) требует минимального количества монтажных работ и вложенных средств. Более сложный и затратный вариант внизу позволяет отключать радиаторы без остановки всей системы

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.

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.

Однотрубную схему с вертикальной разводкой успешно применяют при обогреве двухэтажных помещений с использованием естественной циркуляции. Представлен вариант с возможностью отключения верхних радиаторов

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.

При выборе тупиковой и попутной схем отопления исходят в первую очередь из удобства проведения обратной трубы

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.

Владельцы частных домов, приобретающие первый в своей жизни твердотопливный котел, часто не знают, какая система отопления (СО) будет эффективнее. Кроме этого они хотят учесть и экономический аспект: затраты на монтаж, материалоемкость и эксплуатационные расходы.

Циркуляция важный показатель работы СО и одна из отправных точек проекта отопления.

Различия в конструкции СО

Существуют два принципиально разных способа организации движения теплоносителя: естественная (гравитационная) и принудительная циркуляция. Из-за различий в гидравлических параметрах системы отопления проектируют тоже по-разному.

СО с принудительной циркуляцией

За движение теплоносителя отвечает циркуляционный насос. Мощность и производительность этого устройства выбираются в соответствии гидравлическим сопротивлением и объемом системы.

Циркуляционный насос устанавливают на участке трубы, которая врезается параллельно обратке около котла. Давление в такой СО может достигать 1,5-2 атм. в одноэтажном и 3 атм. в двухэтажном домах. Перед насосом на обратную ветвь магистрали устанавливают мембранный расширительный бак закрытой конструкции. Здесь нет особых требований по высоте относительно остальных элементов системы. Главное — к баку должен быть доступ для ревизии.

СО с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция возникает за счет того, что вода, нагретая в теплообменнике котла, поднимается по подающему трубопроводу и замещается снизу более холодной из обратной магистрали. Чтобы скорость движения была достаточной для прогрева всех помещений, гидравлическое сопротивление системы должно быть как можно меньше.

Разгонный стояк — вертикальный участок трубы на подаче сразу после котла — еще одно средство увеличения скорости циркуляции. Динамическое давление в системе практически нулевое, а статическое в самой нижней точке кратно высоте водного столба.

Сложности и преимущества обеих систем

Начнем с преимуществ СО с принудительной циркуляцией:

· сравнительно несложные гидравлические расчеты;

· трубы небольших диаметров, которые можно спрятать подальше от глаз;

· возможность индивидуальной регулировки температуры в помещениях.

Из недостатков можно выделить высокую стоимость оборудования и материалов, необходимость обслуживать расширительный бак , запорную арматуру, следить за давлением. Также теряется такое преимущество твердотопливного котла как энергонезависимость.

Сфера применения СО с принудительной циркуляцией : дома больших площадей, малоэтажное частное жилье в условиях развитой инфраструктуры.

У систем с естественной циркуляцией также есть свои существенные достоинства:

· небольшая стоимость материалов.

Сфера применения СО с естественной циркуляцией: дома малых площадей, преимущественно одноэтажные, хорошо подходит для населенных пунктов и дачных поселков, где нет электричества.

Системы отопления

Но поговорим все же про водяное отопление с естественной циркуляцией.

Конструкционные особенности системы

Пример схемы системы отопления квартиры с естественной циркуляцией

Системы отопления с естественной циркуляцией включают в свой состав:

Принцип действия системы

Вода, нагреваясь в котле, поднимается вверх по центральному стояку и по подающему трубопроводу поступает в радиаторы отопления (нагревательные приборы), где отдает часть своего тепла. Далее уже охлажденная вода по обратному трубопроводу вновь поступает в котел и снова нагревается. Затем цикл повторяется, обеспечивая комфортную температуру в отапливаемом помещении.

Для обеспечения естественной циркуляции теплоносителя (обычно воды) в системе горизонтальные части трубопровода монтируются с уклоном не менее 1 см на погонный метр длины горизонтального участка системы отопления.

Итак! Подъем воды в системе (стояке к подающей трубе) осуществляется благодаря разнице между плотностями нагретой и охлажденной жидкости. Движение же (циркуляция) поддерживается еще и благодаря гравитационному давлению (обратная труба).

При движении теплоносителя по трубопроводу в системе отопления с естественной циркуляцией на жидкость действуют силы сопротивления:

трение жидкости о стенки труб (для снижения используются трубы большого диаметра);
изменение направления движения жидкостью на поворотах, ответвлениях, каналах отопительных приборов (радиаторов).

Основные физические параметры системы отопления с естественной циркуляцией

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

Гравитационная схема

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

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

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

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

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

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

Недостатки и преимущества систем отопления с естественной циркуляцией

К недостаткам водяных систем отопления с естественной циркуляцией можно отнести:

Небольшое циркуляционное давление, которое определяет ограниченное использование таких систем отопления — небольшой горизонтальный радиус действия (до 30 м).
Большая инертность системы отопления, обусловленная большим объемом теплоносителя в системе и низким циркуляционным давлением.
Вероятность замерзания воды в расширительном баке открытого типа, который, обычно находится в холодном (неотапливаемом) чердачном помещении.

Виды схем отопления с естественной циркуляцией

Однотрубная горизонтальная система водяного отопления с естественной циркуляцией Двухтрубная горизонтальная система водяного отопления с естественной циркуляцией Двухтрубная система водяного отопления с естественной циркуляцией с верхней разводкой

Какую систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя Вы выберете? Надеемся правильную!

Если такие Варианты Вам не подходят, рекомендуем обратить внимание на многообразие существующих вариантов применения систем отопления с принудительной (искусственной) циркуляцией.

Отопление

В большинстве случаев при строительстве либо реконструкции индивидуального дома предпочтение отдается системам с водяным отоплением. Подобные системы гигиеничны, отличаются своей бесшумной и надежной работой. В свою очередь, радиаторная система отопления может быть выбрана из двух вариантов – либо система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, либо при помощи насосной перегонки.

Водяное отопление с естественной циркуляцией: принцип действия

Система отопления с естественной циркуляцией

Наиболее распространенной и надежной схемой такого отопления является следующая. Водогрейный котел соединяется с системой прямого и возвратного трубопроводов, которые, проходя по помещениям дома, заканчиваются отопительными радиаторами. Для обеспечения постоянства давления в системе обязательно предусматривается расширительный бачок, воспринимающий на себя все колебания давления теплоносителя вследствие изменения его температуры.

Функционирование системы водяного отопления с естественной циркуляцией происходит в такой последовательности. Вода, нагреваемая котлом, проходит через систему подающих трубопроводов и стояков к отопительным радиаторам, которым и отдает накопленное тепло. Далее по обратным трубопроводам теплоноситель возвращается к водогрейному котлу и там опять нагревается.

система отопления с естественной циркуляцией воды в доме

Каким образом при данных условиях будет обеспечиваться естественное перемещение теплоносителя? Дело в том, что горизонтальные участки трубопроводов выполняются с некоторым наклоном, который согласовывается с направлением движения воды. В таком случае горячий теплоноситель, имеющий больший объем, выталкивается более холодным теплоносителем в горизонтальные участки. Поскольку течение жидкости непрерывно, то заполнение этих горизонтальных участков производится самотеком.

Аналогичным образом осуществляется и поступление в котел охлажденной воды. Таким образом, в отличие от системы с принудительной циркуляцией, здесь отсутствует зависимость работоспособности отопления от возможных перебоев в энергоснабжении дома.

В процессе перемещения теплоносителя из горячей воды постоянно происходит выделение пузырьков воздуха. При повышенных температурах растворимость кислорода в воде снижается. Наличие таких пузырьков (из-за разности в плотностях воды и воздуха) и обеспечивает поступление воды в расширительный бачок. При надежной герметизации трубопровода другого пути у теплоносителя просто нет. При этом в процессе охлаждения вода поступает из расширительного бачка вновь в трубопровод.

Наличие в доме системы водяного отопления с естественной циркуляцией обеспечивает снижение энергозатрат на ее работу.

Проектирование отопительной системы с естественной циркуляцией теплоносителя

Поскольку все перемещения теплоносителя в трубопроводах производятся за счет действия силы тяжести, то весьма важно правильно определить угол наклона трубопроводов. Ведь в процессе постоянного перемещения теплоносителя происходит трение движущегося поверхностного слоя воды о стенки трубопроводов, что определяет некоторые потери давления. Величина таких потерь определяется также и сложностью прокладки трассы. Давление теплоносителя будет падать при наличии большого количества местных сопротивлений, к числу которых относятся:

различные разветвления трубопровода;
его повороты;
радиусные закругления;
расширение/сужение диаметра.

Поэтому в процессе прокладывания подобной системы отопления стараются выполнить длину трасс транспортирования покороче и попроще.

Однотрубная горизонтальная система водяного отопления с естественной циркуляцией

Указанное обстоятельство предопределяет выбор для схемы водяного отопления с естественной циркуляцией труб максимально допустимого диаметра. В этом случае влияние гидросопротивления на потери давления снижается. Еще надежнее будет применение труб с гладкими стенками. В частности, более целесообразным вариантом является монтаж всей системы с использованием металлопластиковых, а не стальных труб.

Расчет необходимого значения напора циркуляции выполняется по зависимости: разность уровней между центром установки отопительного котла и наинизшей точкой установки отопительного радиатора, помноженная на разность плотности холодной воды в прямой ветке и горячей воды в обратной.

Следует отметить, что разница в значениях плотности холодной и горячей воды, вообще говоря, будет небольшой. Поэтому величина циркуляционного напора в основном определяется параметром h, то есть разностью высот. В условиях индивидуального дома это значение, конечно, не может быть очень большим. Скажем, при h = 6 м и практической разнице в температурах горячей и охлажденной воды в 20 градусов (например, 60 и 40 градусов) циркуляционный напор обычно не превышает 500-530 Па. При меньшей высоте (2,5-3 м) и того меньше – 260-270 Па.

Такие значения нельзя назвать большими, поэтому далее необходимо правильно принять диаметр трубопровода. Обычно стараются выбирать для обустройства системы водного отопления с естественной циркуляцией трубы условным диаметром не менее 32 мм. Но и в этом случае необходимо точно определять потери теплоносителя в радиаторах и сопоставлять их с суммарной величиной тепловой энергии, которая образуется при работе такой схемы.

Следует отметить, что указанные значения циркуляционного напора не являются постоянными, поскольку будут определяться значением давления и температурой воды в системе отопления дома.

Возможности схемы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

По сравнению со схемой отопления с принудительной циркуляцией, в рассматриваемой схеме имеются некоторые ограничения. Среди них следующие:

Монтаж отопительного котла должен производиться в подвале индивидуального дома. Если в свое время такой подвал не был предусмотрен, придется обустраивать котел в ином специально подготовленном для этого помещении, имеющем отметку фундамента не ниже -3…-4 м, либо выкапывать котлован, что не добавит эстетичности установке. Естественно, что в таких случаях несколько затрудняется обслуживание котла и уменьшаются площади в подвале, предполагавшиеся для иных хозяйственных надобностей.
В подвале обязательно следует предусмотреть надлежащие противопожарные мероприятия – обшить стенки котлована или подвала листами стали или выложить их огнестойким кирпичом.
При расчете длины трубопроводов следует стремиться к общей минимизации трассы прокачки теплоносителя. Обычно стараются не выполнять их с суммарным радиусом действия более 30 м, что, в свою очередь, ограничивает предельную площадь отапливаемых таким способом помещений.
Более рациональным будет применение не чугунных, а биметаллических отопительных радиаторов, поскольку последние имеют малую тепловую инерцию. Следовательно, они весьма быстро будут нагреваться, обеспечивая тем самым более стабильную циркуляцию теплоносителя.

Для схемы отопления с принудительной циркуляцией большинство из указанных ограничений несущественны.

Двухтрубные и однотрубные схемы отопления

Схема двухтрубной системы отопления

Если в однотрубных системах возможна только верхняя разводка тепла, то двухтрубные предоставляют возможность разводки как сверху, так и снизу. Расчет мощности системы выполняется в зависимости от следующих факторов:

высоты потолков в отапливаемых помещениях;
числа и расположения дверных проемов;
климатического района строительства дома;
угла наклона трубопроводов (обычно рекомендуется в пределах 5-7 градусов).

Для выполнения более простой однотрубной системы водяного отопления с естественной циркуляцией отопительные радиаторы врезаются не в параллельный трубопровод (прямой или обратный), а параллельно единственному. При реализации однотрубной схемы каждый радиатор должен быть снабжен воздушником для стравливания избытка воздуха в системе.

Однотрубная система с естественной циркуляцией является вполне работоспособной. Более того, во многих случаях удается обходиться даже без расширительного бачка. Такая система должна быть полностью изолированной от атмосферного воздуха. Для обеспечения стабильности своего функционирования в однотрубной схеме стоит предусмотреть установку дросселей и термоголовок.

Выбор тепловой мощности системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно выполнять, руководствуясь нормативами СНиП, согласно которым на каждый 1 кубометр объема внутреннего помещения должно приходиться не менее 40 Вт вырабатываемой тепловой энергии.

Применение такого типа отопления, как система отопления с естественной циркуляцией, является наиболее распространенным для загородных домов и дач. Ее преимущества – доступность, экономичность, простота монтажа и эксплуатации. Создание системы отопления с естественной циркуляцией не требует использования насосов или дополнительного оборудования, источников питания, поскольку гидростатический напор возникает самопроизвольно во время движения теплоносителя.

Многие считают недостатком то, что использование данной системы допустимо лишь в довольно небольших строениях. В частности, радиус системы (горизонтальное расположение) не должен превышать 30 метров. Кроме того, не все предпочитают использовать отопление без насоса, поскольку скорость включения сети также является достаточно низкой.

Преимущества системы с естественной циркуляцией

Первым и одним из основных достоинств системы можно назвать ее экономичность. На самом деле, ее монтаж, а также и дальнейшее обслуживание, требуют относительно небольших финансовых затрат. Схема отопления с естественной циркуляцией не требует дополнительного оборудования в виде циркуляционных насосов. А это означает, вы не будете ощущать вибрацию и шум их работы. Кроме того, отсутствие необходимости установки такого насоса означает, что вам не придется тратить дополнительные средства на оплату электроэнергии, необходимой для его работы.

Еще одним весомым преимуществом данной системы является то, что теплоноситель циркулирует непрерывно.

Это обусловлено тем, что постоянно происходит изменение температуры и плотности теплоносителя. При этом благодаря такой цикличности происходит равномерное распределение тепла всеми отопительными элементами, входящими в отопление дома с естественной циркуляцией.

Популярность системы связана еще и с тем, что ее проектировка, монтаж и дальнейшее обслуживание не требуют специальных навыков.

Как работает данная система?

Движение теплоносителя (воды) по трубам обусловлено тем, что при повышении и понижении температуры изменяется масса и плотность жидкости. Снижение массы и плотности воды происходит, когда она нагревается в котле. В это время в трубах находится уже отдавшая свое тепло более холодная вода, имеющая большую массу и плотность. При этом под действием гравитационных сил холодная вода в радиаторе замещается водой горячей.

В момент поступления в радиатор горячего теплоносителя происходит процесс отдачи тепла. То есть, постепенно нагреваются материалы радиатора, передавая тепло непосредственно в помещение. Далее – остывший теплоноситель вновь замещается горячим. Этот процесс непрерывен. Жидкость циркулирует до тех пор, пока идет ее нагрев – то есть, пока работает котел.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Самотечная система отопления частного дома состоит из таких элементов:

котел. Именно он осуществляет нагрев теплоносителя. Существует большое количество видов котлов, которые работают на различного типа топливе.
трубопровод. Он может быть как одинарным, так и двойным (для обратного тока).
отопительные элементы – радиаторы.
расширительный бак.

При проектировании и монтаже такой схемы, как самотечная система отопления, крайне важно придерживаться обязательного требования – труба, по которой движется теплоноситель, непременно должна иметь уклон.

Он должен составлять минимум 0,005 м на метр погонный трубы и быть направленным в сторону нагревающего бака. То есть, если радиатор и котел расположены на одном этаже, то уровень входа трубы в радиатор должен быть несколько выше. Необходимость наличия уклона объясняется несколькими факторами:

по трубе, которая имеет уклон, холодная вода значительно быстрее движется к нагревательному баку.
наличие уклона крайне важно для того чтобы пузырьки воздуха, появившиеся в процессе нагревания теплоносителя, эффективнее поднимались в специальный расширительный бак, а оттуда – удалялись в атмосферу.

Наличие расширительного бака в такой системе, как гравитационная система отопления из полипропилена, благотворно влияет на создание дополнительного давления в системе, что делает скорость передвижения теплоносителя несколько выше.

Следует отметить, что скорость перемещения теплоносителя в трубе напрямую зависит сразу от нескольких факторов. Прежде всего, это разница таких величин, как плотность, масса, объем теплоносителя в горячем и холодном состоянии.

Помимо этого, на скорость перемещения теплоносителя влияет также и уровень расположения отопительных элементов (радиаторов) относительно нагревательного котла. Однако гравитационное давление, возникающее во время перемещения теплоносителя, в некоторой степени расходуется в момент, когда жидкость преодолевает сопротивление трубопровода.

Двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя

Более сложная гравитационная схема отопления, предусматривающая наличие сразу двух контуров отопительной системы. По одному происходит передвижение горячей воды, которая движется от котла к радиаторам. А второй контур предназначен для оттока остывшего теплоносителя от радиаторов к нагревательному котлу. Данная самотечная система отопления предусматривает более тщательное планирование и использования увеличенного количества материалов (труб).

Принцип монтирования двухтрубной системы, предполагающей отопление самотеком, являет собой довольно трудоемкий процесс, который можно разделить на несколько этапов:

монтаж основного стояка. Отопительная труба (по которой движется горячая вода) поднимается от котла к расширительному баку. Следует отметить, что наилучшее место присоединения стояка к баку – нижняя треть от общей его высоты.
на уровне примерно трети высоты помещения (отмерять следует от уровня пола) отопительная труба соединяется с разводкой. Именно от нее и будут прокладываться трубы к приборам отопления – радиаторам.
для своевременного удаления излишков жидкости в системе в бак должна быть врезана также труба перелива. Посредством ее использования лишняя жидкость будет направлена в канализацию.
трубы для отведения уже отработанной (то есть – остывшей) воды следует врезать в нижнюю часть радиатора. По этим трубам вода возвращается к нагревательному котлу. Прокладываются они параллельно трубам подачи горячего теплоносителя.

Планируя естественное отопление дома, следует учитывать некоторые особенности. Прежде всего, труба основного стояка непременно должна быть утеплена – иначе существует вероятность существенной потери тепла.

Кроме того, обязательно следует утеплить помещение, в котором стоит расширительный бак. Чаще всего таким помещением является специальная комната на верхнем этаже или чердак. Если данная комната не будет утеплена, это может привести к тому, что часть теплоносителя попросту замерзнет – а это спровоцирует поломку системы.

Еще одна важная особенность – при планировании системы, перед тем, как сделать отопление без насоса, необходимо тщательно просчитать уровень расположения котла, расширительного бака и радиаторов. При правильном планировании достигается необходимое давление, которое способствует более эффективной работе системы. Следует учитывать, что ниже всего должен располагаться нагревательный котел.

Для него лучше всего оборудовать отдельную комнату на цокольном этаже или в подвале. Если возможности оборудования отдельного помещения нет (или просто нет цоколя, подвала), котел следует располагать в углублении. При правильном расчете, подобной системы достаточно для обогрева строения состоящего из 4-5 комнат с прилегающими бытовыми помещениями.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

Однотрубная схема – наиболее простая модель отопительной системы. Такая естественная система отопления предполагает расположение отопительного контура максимально высоко (под потолком). При этом трубы для возвращения отработанного теплоносителя расположены под уровнем пола.

Популярность системы обусловлена тем, что для ее создания используется минимальное количество труб. При этом монтаж не отнимает много времени и сил, поскольку нет необходимости вмуровывать их в стены.

Преимущество данной системы состоит еще и в том, что для ее нормального функционирования допускается расположение радиаторов и нагревательного котла на одном уровне. При этом следует отметить, что двухтрубная гравитационная система отопления двухэтажного дома при подобном расположении радиаторов и котла работать не будет, поскольку в ней недостаточно будет давления для нормальной циркуляции теплоносителя.

Для правильного функционирования системы необходимо наличие в ней расширительного бака. Во многом его объем зависит от количества и размера используемых радиаторов. При этом следует произвести точный расчет гравитационной системы отопления, что максимально бак можно заполнять лишь на ¾ объема.

Следует быть максимально внимательными – уровень теплоносителя не должен опускаться ниже уровня трубы, по которой горячая вода распространяется по трубам к радиаторам.

Если вода не будет достигать уровня разветвителя – подача ее к радиаторам будет прекращена. Для того чтобы была возможность пополнять количество воды в системе, следует подключить к баку трубу с краном, соединенную с системой подачи воды. В таком случае, вы всегда сможете восполнить количество теплоносителя. Кроме того, в баке необходимо установить еще один кран – посредством его можно будет спускать всю воду из системы в случае, если потребовался ремонт.

Можно с уверенностью сказать, что гравитационное отопление – идеальный выбор практичного владельца небольшого загородного домика. А для больших строений целесообразнее использовать не самотечные системы отопления, а двухтрубную систему, дополнив ее циркуляционным насосом.

Читайте также: