Достоинства и недостатки однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией
Система отопления с одной трубой
Комфортность проживания в загородном доме зависит от нескольких систем жизнеобеспечения. И не последнюю роль здесь играет отопление. Поэтому выбирать вид, класс и вариант отопительной системы нужно с большой долей ответственности и внимания. В современных загородных домах и коттеджах в основном используется двухтрубная или однотрубная система отопления .
Обе схемы разрабатываются с нижней подачей воды — из подвального помещения. Здесь устанавливаются отопительный котел, коллектор и основная магистраль, от которой ведется разводка.
Но, как показывает практика, наибольшей популярностью пользуется однотрубная система — и как самая дешевая, и как самая простая.
Что она собой представляет?
Это цикличный контур, куда входят все элементы системы отопления — котел, радиаторы, трубы — установленные в определенном порядке. Как вспомогательные элементы используются циркуляционный насос (входит не всегда), автоматика, запорная арматура. Движение теплоносителя происходит по кругу — от отопительного котла по трубам к радиаторам, где происходит отдача тепла в помещения. То есть, однотрубная система — это кольцо.
Но у такой системы есть недостатки. Главный заключается в том, что последовательное движение теплоносителя предполагает отдачу основной тепловой энергии первостоящим радиаторам.
Последние в цепочке получают меньше тепла, поэтому в таких комнатах температура всегда ниже, чем в первых. Чтобы не ощущать дефицита тепла в этих помещениях, устанавливают дополнительные секции и тем самым увеличивают длину радиаторов. Это издержки однотрубной системы.
Как и при любой схеме, здесь можно использовать однотрубную систему отопления с естественной циркуляцией и с принудительной — то есть с помощью циркуляционного насоса. Но для разных домов — имеется в виду этажность строения — однотрубная система может отличаться по конструкции.
Так для одноэтажного дома в систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя в обязательном порядке вставляется так называемый разгонный коллектор.
У данного приспособления одна единственная цель — придать ускорение движению теплоносителя и постоянно это движение поддерживать. И чем выше верхняя точка разгонного коллектора, тем лучше движется теплоноситель внутри отопительной системы. Соответственно, само отопление работает более эффективно. И еще один момент — чем больше скорость воды внутри труб, тем бесшумнее работа системы.
В двухуровневой схеме — обычно она используется в двухэтажных строениях — нет необходимости устанавливать разгонный коллектор. Такая система сама отлично и бесшумно работает, даже с естественной циркуляцией.
А дело в том, что установленный в самой верхней точке системы расширительный бак выполняет функции разгонного коллектора. Это и является отличительной чертой разноуровневых схем.
Достоинства
Имея замкнутую форму, она дает возможность обогнуть весь периметр дома в независимости от его формы или планировки комнат. Все заключается в принципе работы системы.
В ней одна труба идет от котла, и через нее выходит нагретый теплоноситель. Вторая труба входит в котел с остывшим теплоносителем. В этом и есть простота схемы. К тому же трубу укладывают у самой поверхности пола или под ним. Это очень удобно, потому что не портит дизайн помещения.
Однотрубная система является самой малозатратной системой отопления в плане расходов на необходимые материалы и монтажные работы.
К тому же при такой схеме можно проводить контроль и регулирование температуры отопительных радиаторов. Правда это зависит от того, как радиаторы установлены — последовательно или параллельно.
К достоинствам системы можно отнести и особенности установки конструкции в замкнутом пространстве — теплоноситель можно ориентировать в любом направлении. Здесь будут учитываться требования планировки самого дома.
К примеру, комнаты, расположенные на северной стороне, будут отапливаться в первую очередь. Или можно перенаправить поток теплоносителя и обогреть сначала детскую и спальню, а затем другие комнаты. С двухтрубной системой сделать это невозможно, потому что там все зависит от месторасположения котла.
Обратите внимание на фото, размещенное на этой странице — оно показывает схему однотрубной системы. Там очень хорошо видно, что котел, установленный по схеме, может быть не один. В идеале лучше использовать комбинированную модель, работающую от разных видов топлива. В настоящее время это очень актуальный момент.
Но случается так, что один котел уже установлен, и к нему проще и дешевле добавить второй, работающий на альтернативном топливе. Такие котлы ставятся параллельно, и каждый в отдельности подключается к трубной системе.
Часто эту модель используют, если основным видом отопительного котла выступает электрический аналог. Не секрет, что перебои с подачей электроэнергии — дело постоянное, а в некоторых поселках обычное. Вот где потребуются кирпичные дровяные печи, которые легко подключаются к системе водяного однотрубного отопления.
В однотрубной системе применяются трубы с большим диаметром, а значит, с большим удельным весом. Поэтому при их монтаже необходимо обратить особое внимание на крепление труб. Расстояние между крепежами должно быть частым, чтобы не появились прогибы на прямолинейных участках.
Важным моментом в процессе монтажа трубной системы является угол уклона от верхней точки к нижней. От него зависит, будут образовываться воздушные пробки внутри труб или нет. Ведь именно они становятся причиной закупоривания системы и препятствуют движению теплоносителя.
Внимание! Уклон трубы должен быть стандартным и составлять 5 мм на 1 м трубной системы.
И еще один немаловажный момент, на который необходимо обратить внимание при проведении монтажных работ.
Не скупитесь и приобретите определенное количество вентилей или кранов, которые устанавливаются на отдельных участках. Они будут отсекать данный участок для проведения ремонтных работ без слива воды со всей системы. Затраты небольшие, но со временем вы поймете, как быстро и легко можно отремонтировать тот или иной элемент, или просто его заменить на новый.
Что касается циркуляционного насоса, то он обязательно устанавливается на обратную часть трубопровода, который подводит остывший теплоноситель к котлу. Это необходимо потому, что некоторые детали насоса — резиновые манжеты и уплотнители — не могут долгое время выдерживать высоких температур. Это единственная причина.
Обратите внимание при монтаже и на разгонный коллектор.
- Во-первых, он должен располагаться на высоте не менее 1,5 м над всей системой отопления.
- Во-вторых, его диаметр должен быть чуть больше диаметра выходной трубы подачи. Над коллектором устанавливается расширительный бачок открытого типа, а соединяются они между собой трубой с диаметром 15 мм.
Обязательно в самую низкую точку конструкции вмонтируется сливной кран. Его используют не только для слива воды, но и для заполнения объема.
Если однотрубная система устанавливается в двухэтажном доме, то придется провести расчет — где и какие радиаторы будут установлены. Тепло с первого этажа поднимается на второй, отсюда и повышенные температуры наверху. Многие закрывают входные двери на второй этаж, тем самым выравнивая температуру, но так контролировать процесс, по меньшей мере, комично.
Поэтому специалисты рекомендуют уменьшать количество радиаторов на втором этаже или сокращать их секции. А можно на втором этаже установить систему «теплый пол». Конечно, выровнять полностью температурный режим на двух этажах не получится, но приблизиться к идеальному можно.
Подводя итог, можно сделать один практичный вывод — если подойти продуманно к сооружению однотрубной системы отопления, то при малых затратах установки можно добиться максимально эффективной схемы. И не важно, какой дом — одно- или двухэтажный.
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
Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:
- 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.
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.
В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.
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 странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:
- При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
- Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
- При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.
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:
- Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
- 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
Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:
Подача и обратка проходят по разным трубам.- Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
- Второй подводкой батарея подключается к обратке.
В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:
- Равномерное распределение тепла.
- Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
- Проще выполнить регулировку системы.
- Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
- Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.
Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.
Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией
Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.
Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:
- Минимальный угол уклонов.
- Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
- Особенности подачи и вид теплоносителя.
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.
Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СНиП 41-01-2003 «Прокладка трубопроводов отопления».
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.
Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.
Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний
Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:
- 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.
Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.
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:
- Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
- 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.
Расчет мощности и температуры тёплого водяного пола
Как работает схема с естественной циркуляцией
В качестве теплоносителя, чаще всего используют обычную воду, которая перемещается по контурам от котла к батареям и обратно за счёт изменения своих термодинамических свойств. То есть при нагревании плотность жидкости понижается и увеличивается объём, её выдавливает холодным потоком, который идёт обратно, и поднимается по трубам. Пока теплоноситель расходится по горизонтальным ответвлениям, его температура снижается и он возвращается к котлу. Так круг замыкается .
Если для частного дома было подобрано отопление водой с естественной циркуляцией, то все горизонтальные трубы прокладывают с уклоном по ходу движения теплоносителя. Это даёт возможность радиаторам не «завоздушиваться». Воздух легче жидкости, потому он уходит по трубам вверх, попадает в расширительную ёмкость, а потом, соответственно, в воздух.
В бак сливается жидкость, объём которой увеличивается с повышением температуры, и создаёт непрерывное давление.
От чего зависит напор?
Чтобы создать необходимый циркуляционный напор, нужно обязательно просчитать всю систему отопления при проектировании частного дома. Он зависит от уровня середины котла и самой нижней батареи. Чем больше перепад высоты, тем лучше жидкость перемещается по системе. На него оказывает влияние и разница плотностей горячей и охладившейся жидкости.
Характеризуется система отопления с натуральной циркуляцией изменением температуры в радиаторах и в котле, которая происходит по центральной оси устройств. Горячая вода находится вверху, холодная – снизу. Под воздействием гравитации остывшая жидкость перемещается вниз по трубам.
Передвижение прямо зависит от высоты установки радиаторов. Его повышению содействует и угол наклона подающей линии, которая направлена в сторону батарей, и уклон обратки, направленной к котлу. Это даёт возможность жидкости легче одолевать местное сопротивление труб.
При установке системы отопления в частном доме с естественной циркуляцией котёл ставят в самой нижней точке так, чтобы все батареи находились выше.
Схемы отопительных систем
Схема системы отопления зависит от нескольких критериев:
- метода соединения батарей с подающими стояками. Бывают однотрубная и двухтрубная системы;
- места прокладки линии, которая подаёт горячую воду. Выбирать необходимо между верхней и нижней разводкой;
- схемы прокладывания линии: система тупиковая или попутное передвижение воды в трассах;
- стояки могут располагаться горизонтально или вертикально.
В чём отличие принудительной и естественной циркуляции?
Принудительное передвижение теплоносителя подразумевает циркуляцию жидкости по магистрали благодаря рабочему усилию насоса. Естественная система не нуждается в использовании, какого-либо оборудования, тут теплоноситель движется за счёт разницы веса горячей и уже охлаждённой жидкости.
Однотрубная схема: как регулировать температуру?
Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может иметь только один вариант разводки – верхний. Обратного стояка в ней нет, потому охлаждённая в радиаторах жидкость возвращается в подающую линию. Движение теплоносителя обеспечивает разность температур воды в нижних и верхних батареях.
Для обеспечения одинаковой температуры в комнатах на разных этажах, поверхность приборов для нагрева на нижнем этаже должна быть немного больше, чем на верхних этажах. В нижние радиаторы поступает горячая и охлаждённая в верхних нагревательных приборах жидкость.
В системе однотрубной может быть две версии движения жидкости: в первом случае часть идёт в батарею, другая часть – дальше по стояку к нижним радиаторам.
Во втором случае весь теплоноситель проходит через каждый прибор начиная с верхних. Особенность такой разводки заключается в том, что батареи на нижних этажах получают только охлаждённый теплоноситель.
И если в первом варианте регулировать температуру в комнатах можно при помощи кранов, то во втором их использовать нельзя, поскольку это приведёт к снижению подачи теплоносителя ко всем последующим батареям. К тому же полное перекрытие крана приведёт к остановке циркуляции жидкости в системе.
При установке однотрубной системы лучше выбрать разводку, которая даёт возможность регулировать подачу воды к каждой батарее. Это позволит настраивать температуру в отдельных комнатах и сделает систему отопления более гибкой, а, значит, и эффективной.
Поскольку однотрубная система может быть только верхней, её установка возможна только в сооружениях с чердаком. Как раз там должен располагаться подающий трубопровод. Основной недостаток состоит в том, что отопление, возможно, запустить сразу только по всему дому. Главные преимущества системы заключаются в простоте монтажа и меньшей стоимости.
Плюсы и минусы естественной циркуляции
Достоинства системы отопления с естественной циркуляцией жидкости:
- отсутствие сложностей при установке, пуске и использовании;
- устойчивость тепла системы. Основанная на гравитационном движении жидкости она даёт наибольшую тепловую отдачу и поддерживает на нужном уровне микроклимат в комнатах;
- экономичность (при хорошем утеплении частного дома);
- работа без шума. Нет насоса – нет вибрации и гула;
- независимость от перебоев с электричеством. Конечно, если установленный котёл может функционировать без электрического тока;
- большой период использования. При своевременном техническом сервисе без капитального ремонта отопительная система может работать более тридцати пяти лет.
Основной недостаток системы отопления с естественной циркуляцией – ограничения по площади дома и радиусу действия. Ставят её в частных домах, площадь которых не превышает сто квадратных метров. Из-за маленького циркуляционного напора радиус действия отопительной системы ограничивается 30 метрами в горизонтальном направлении. Непременным требованием является присутствие чердака в доме, в котором будет стоять расширительный бак.
Важнейшим минусом также является и медленное прогревание всего дома. При системе с естественным движением необходимо утеплять трубы, которые проходят в помещениях не отапливаемых, поскольку имеется риск замерзания жидкости.
Как правило, для такой системы нужно немного материалов, однако, если местное сопротивление трубопровода необходимо снизить, расходы увеличиваются из-за необходимости использования труб большего размера.
Главные требования к прокладыванию труб:
- система с наименьшим числом поворотов, которые будут мешать потоку жидкости;
- жёсткое следование рекомендованному углу наклона;
- применение труб с проектным диаметром.
Установка системы отопления требует строгого следования техническим требованиям. Несоблюдение правил грозит понижением циркуляции жидкости. При грубых погрешностях в организации системы и вовсе не удастся обеспечить движение теплоносителя по магистрали.
Рассчитываем однотрубную систему отопления сами
Основные стадии при расчёте водяного отопления:
- расчёт нужной мощности котла;
- расчёт мощности всех приборов отопления, которые будут подключаться к системе;
- подбор размера труб.
Расчёт мощности котла
Показатели мощности котла считают с учётом потери тепла сквозь полы, стены и крышу дома. Определяя мощность, нужно обратить внимание на площадь поверхностей, материал изготовления, а также разницу температур снаружи и внутри помещения во время обогрева дома.
Расчёт мощности батарей и размера труб
Рассчитать необходимый диаметр труб можно следующим образом:
- Определить циркуляционное давление, которое зависит от высоты и длины труб, а также разницы температуры жидкости на выходе из котла;
- подсчитывают потери давления на прямых участках, поворотах и в каждом приборе отопления.
Такие расчёты выполнить человеку без специальных знаний, как и просчитать всю схему отопления с естественной циркуляцией, весьма сложно. Небольшая ошибка приведёт к огромным потерям тепла. Потому расчёты и последующую установку системы отопления лучше всего доверить специалистам.
- Автор: Вадим Николаевич Лозинский
Источники: http://gidotopleniya.ru/montazh-otopleniya/odnotrubnaya-sistema-otoplenie-cirkulyaciya-131, http://avtonomnoeteplo.ru/armatura/696-sistema-otopleniya-s-estestvennoy-cirkulyaciey.html, http://kotel.guru/sistemy-otopleniya/shemy-otopleniya-s-estestvennoy-cirkulyaciey-v-chastnom-dome.html
Источник: msklimat.ru
Процессы в трубопроводах
Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.
Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.
Материалы и оборудование системы отопления
Монтаж комплекса отопления рекомендуется производить с соблюдением следующих правил:
- Котел следует размещать в нижней точке системы;
- Уклон трубопроводов должен быть не менее 2 мм на 1 погонный метр длины;
- Система монтируется с минимумом гидравлических сопротивлений – поворотов, сужений, минимальным числом запорной арматуры.
Напольный котел отопления
В качестве теплогенераторов для систем гравитационного типа применяются в основном напольные котлы, имеющие увеличенные диаметры подключения и размеры теплообменника по сравнению с настенными моделями.
Основным видом приборов отопления для самотечной схемы являются чугунные радиаторы. Они обладают увеличенным проходным сечением секций устройства.
Чугунный радиатор в системе с естественной циркуляцией
Другие виды радиаторов (а также конвекторы) имеют малое внутреннее сечение и создают излишнее сопротивление.
Зачастую системы с естественной циркуляцией выполняются вообще без приборов отопления – по периметру помещений прокладываются стальные трубы. В этом случае циркуляция имеет лучшие параметры, но для достижения требуемой величины поверхности теплообмена может требоваться увеличение диаметра трубопроводов. К тому же такая конфигурация отопления малопривлекательна внешне, занимает много места.
Для монтажа отопления применяются в основном стальные трубы.
Трубопроводы для отопления из стали
Разгонный стояк в любом случае сооружается из стали, так как температура в зоне котла достигает высоких значений. Несколько реже применяются трубы из стабилизированного полипропилена. Рекомендуемый диаметр трубопроводов – 32 мм и больше.
Другие полимерные трубопроводы – металлопластик, трубы из сшитого полипропилена – применять не рекомендуется. Фитинги этих систем значительно снижают проходное сечение и создают излишнее гидравлическое сопротивление, препятствующее естественной циркуляции.
Прокладку трубопроводов отопления следует производить открыто. Скрытая прокладка подразумевает значительное увеличение числа соединений и поворотов.
Выбираем котел отопления для одноэтажного дома
Виды отопительных котлов
Следующим важным этапом планирования схем разводки отопления одноэтажного дома является подбор котла. Он должен обеспечить нагрев воды в трубах и при этом иметь высокий показатель КПД.
Если одноэтажный дом не будет с печным отоплением – необходимо выбрать оптимальный тип котла. В настоящее время производители предлагают несколько видов этого оборудования, отличающихся используемым энергоносителем, комплектацией и функциональностью. Рассмотрим основные критерии выбора котла для правильной организации отопления в одноэтажном частном доме своими руками:
- Тип используемого топлива – газ, уголь, дрова, дизельное топливо, пеллеты. Это зависит от доступности и стоимости каждого вида энергоносителя;
- Комплектация. Наиболее рациональными считаются схемы теплоснабжения одноэтажного дома с двухконтурным котлом. Он включает в себя не только расширительный бак и циркуляционный насос, но и обеспечивает горячее водоснабжение. Однако стоимость такого оборудования значительно выше, чем у простых твердотопливных котлов;
- Тип монтажа – настенный или напольный. Газовые котлы относительно небольшой мощности (до 30 кВт) можно установить на стену. Все твердотопливные модели поставляются только в напольном варианте.
Немаловажным фактором является стоимость оборудования. Следует учитывать, что в схеме отопления одноэтажного частного дома необходим насос, если его нет в комплектации котла.
На практике для организации теплоснабжения одноэтажного дома своими руками могут использоваться как газовые, так и твердотопливные модели котлов. Все зависит от доступности энергоносителя.
Для твердотопливных котлов необходимо отдельное помещение с принудительной циркуляцией. В нем нельзя хранить горючие материалы, в том числе и топливо.
Виды систем
Как уже говорилось, в самотечной системе отопления не должно быть перепадов по высоте, иначе она просто не будет работать. По этой причине может быть сделано несколько контуров.
Одноконтурная
Схема подключения с естественной циркуляцией
Здесь всё предельно ясно – одна труба идет от котла, а другая к нему, а между ними подключаются батареи. Представленная схема поможет в этом разобраться.
Одноконтурная система может быть и однотрубной. только в этом случае нужно учесть тот фактор, что каждая последующая батарея в самотечной системе будет чувствительно холоднее предыдущей.
Двухконтурная
Двухконтурные системы могут отличаться направлением движения теплоносителя:
- Со встречным движением.
- С попутным движением.
Выбор способа монтажа труб с учетом направления движения теплоносителя, в основном зависит от того, где в помещении расположены двери или есть другие нюансы, из-за которых монтаж обратки в этом месте невозможен.
Независимо от выбранной системы, угол уклона труб не изменяется.
Принцип функционирования оборудования
Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.
С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше
Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше
Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.
В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.
Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.
Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система, является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла. горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.
Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.Разновидности самотечных отопительных систем
Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.
Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.
Схема однотрубной системы отопления
В подобных схемах раздача горячего теплоносителя радиаторам и отбор остывшего осуществляется по одной и той же трубе. Если разводка – горизонтальная, то магистраль представляет собой замкнутый контур, идущий от подающего патрубка котла к обратному. Батареи же присоединяются к нему обоими подводками. Примером может служить популярная однотрубная система отопления ленинградка, могущая работать с естественной циркуляцией теплоносителя. Ее схема для одноэтажного дома показана ниже:
Непременным условием нормальной подачи воды в радиаторы здесь является наличие петли разгонного коллектора. К его верхней точке подключается открытый расширительный бак. Нагретая вода из котла поднимается по коллектору, после чего по принципу сообщающихся сосудов затекает во все батареи. Если их количество не превышает 5, то отопление будет работать без проблем, это проверено на практике.
Дело в том, что каждый последующий отопительный прибор получает смесь горячего и остывшего теплоносителя из предыдущей батареи. Поэтому теплоотдача его снижается, если не нарастить количество секций. Когда число радиаторов превышает 5, то последние из них будут слишком холодными, сколько секций ни добавляй. При такой необходимости нужно монтировать двухтрубную гравитационную систему, о чем пойдет речь далее.
Для двухэтажного частного дома площадью до 200 м2 хорошо подойдет однотрубная система отопления с вертикальными стояками и естественной циркуляцией. Городить на каждый этаж горизонтальную ленинградку, подключенную к вертикальному коллектору, не имеет смысла, да и работать это будет плохо. Правильнее провести подающую магистраль по чердаку или под потолками второго этажа и опустить от нее стояки, как изображено на схеме:
Нагрузка на стояки небольшая – всего по 2 отопительных прибора, так что их температура будет почти одинаковой. Чтобы батареи не зависели друг от друга, между подачей и обраткой можно поставить перемычки – байпасы.
Естественная циркуляция воды в системе отопления: плюсы и минусы
В гравитационной системе отопления теплоноситель передвигается по трубам самотеком, без участия насоса. Перемещение воды происходит по трубам, которые размещаются под небольшим наклоном. Круговорот воды в системе будет лучше, если трубы будут большего диаметра. Стандартными считаются пластиковые трубы, хотя при перегреве котла возможен их разрыв. Металлические трубы хорошо сохраняют тепло, они прослужат дольше, хотя их установка тянет за собой финансовые расходы.
При большом объеме воды в баке самотечное отопление будет инертным. После отключения котла теплоноситель сможет перемещаться по системе продолжительное время, нагревая радиаторы. Таким образом, температура в помещении будет снижаться медленно. Данная система не зависит от электроэнергии.
Гравитационное отопление имеет недостатки:
- Нет возможности регулировать температуру;
- При поломке одной и батарей, выходит из строя вся система отопления;
- Нельзя подключить к системе теплый пол;
- Низкий КПД.
Если судить по сложности установки и дальнейшем обслуживании, считается что система обогрева с естественной циркуляцией вполне понятна, чтобы владелец монтировал ее своими руками.
Плюсы и минусы
У закрытой системы отопления есть свои положительные и отрицательные стороны:
1. Установка осуществляется намного быстрее, чем обустройство открытого типа.
2. Мембранные и безнапорные баки не позволяют жидкости улетучиваться.
3. Даже с трубами малого диаметра эффективность сохраняется.
4. Невозможность попадания кислорода предполагает защиту от коррозии.
5. В качестве носителя в системе отопления используется вода или антифриз.
6. Расширительный бак можно устанавливать рядом с котлом.
7. Высокий уровень теплоотдачи обеспечивает стабильный обогрев.
В качестве недостатков отмечены следующие факторы:
- Использование насоса подразумевает зависимость от электричества.
- Для закрытого типа требуется бак большого объема.
- Без автоматики достаточно трудно регулировать температуру и давление.
- Если планируется использовать принудительно, требуется установка насоса.
Основные нюансы настройки и запуска
Схема подключения системы отопления заключается в установке котла в вентилируемом помещении. На выходе монтируют узел безопасности с манометром, воздухоотводчиком и клапаном сброса давления. Далее подсоединяют циркуляционный насос с производительностью примерно 40 л в минуту для дома площадью 200 м 2. Подиум для оборудования облицовывают негорючим материалом, содержащим асбест. Рядом монтируют расширительный бак. В соответствии со схемой разводки делают сквозные отверстия для труб и устанавливают запорную аппаратуру.
Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран
На следующем этапе требуется заполнить систему. Перед процедурой нужно проследить, чтобы качество теплоносителя соответствовало требованиям. Воду лучше подвергнуть предварительной очистке, антифриз подготавливают заранее
Важно не забыть промыть трубопровод, устранить накипь и грязь из радиаторов
Чтобы закачать носитель для обогрева частного дома, необходимо проверить состояние вентилей для слива и кранов Маевского, они должны быть закрыты до упора. Вода подается под небольшим давлением, чтобы равномерно удалить воздух. В процессе убирают кислород из радиаторов. Как только закончится поступление носителя, нужно приступать к повышению давления, следя за показателями манометра. При отметке в 2 атмосферы воздух стравливают посредством кранов Маевского, затем снова начинают нагнетание. Закачать жидкость нужно до того момента, пока она не польется из перелива.
Заполнить оборудование с котлом и насосом при отсутствии централизованной подачи нужно таким образом: нагнетательный шланг присоединить к сливному патрубку, чтобы получилась прямая магистраль от скважины к вентилю. Все краны открывают для выхода воздуха, что позволяет закачать необходимое количество жидкости.
Если насос не предусмотрен, шланг поднимают на высоту 20 метров, через него придется заполнить контур отопления. Такой способ помогает создать водяное давление в 1,5 атмосферы. Резьбовое соединение, на котором крепится расширительный бак, убирают, чтобы подготовить воронку для трубопровода. После полной закачки его возвращают на место. В процессе необходимо следить за манометром.
В завершение работы включают оборудование, чтобы понять, правильно ли произведено заполнение и подобрано давление. Если была допущена ошибка, радиаторы останутся холодными, вода потечет из бака, в батареях будут слышны характерные звуки: бульканье, постукивание.
Система отопления в частном доме закрытого типа предполагает естественную или принудительную циркуляцию, вертикальную разводку магистрали
Чтобы достичь оптимального температурного режима в помещениях, важно грамотно провести настройку и запуск техники, подготовку носителя, его правильную закачку. Благодаря хорошо выполненной работе, радиаторы прогреются моментально, и система будет функционировать без перебоев
Двухтрубная отопительная система
Для этой системы понадобится больше труб, но зато она гораздо более удобна в эксплуатации, чем однотрубная. По периметру помещения прокладывают две трубы: верхняя (подача) – от котла, нижняя (обратка) – к котлу. Между ними устанавливаются радиаторы: входной патрубок через отвод подключается к трубопроводу подачи, выходной – к обратке.
- снижается гидравлическое сопротивление контура;
- тепло по приборам распределяется равномерно;
- настройку и обслуживание радиатора можно осуществлять независимо от всей системы.
Перед каждым радиатором можно установить управляемый термодатчиком клапан с электроприводом.
При этом система останется энергонезависимой, так как при отключении электричества она полностью сохранит работоспособность (клапаны можно будет подрегулировать вручную).
Открытый тип
Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.
Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.
К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.
Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.
Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.
Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией
Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.
Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.
За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.
Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.
Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.
Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).
При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.
Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:
- Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
- В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
- Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.
Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.
При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:
- Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
- При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
- Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
- Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.
Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».
Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.
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 (ρг) и охлажденной (ρо) жидкостей в системе, тем более качественная и стабильная будет циркуляция теплоносителя.
Рц=h(ρо-ρг)=м(кг/м3-кг/м3)=кг/м2=мм.вод.ст.
«Поищем» причину появления циркуляционного напора в системе отопления с естественной циркуляцией в «дебрях» законов физики.
Если допустить, что температура теплоносителя в системе отопления «делает прыжок» между центрами приборов (котла и радиаторов), то есть верхняя часть системы содержит более горячую воду, чем нижняя часть системы.
Плотность (ρг)(ρг).
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.
Вследствие того, что отопительная система представляет собой замкнутый контур, то вода не выплескивается, а просто стремиться выровнять свой уровень, что приводит к выталкиванию нагретой воды вверх и к дальнейшему ее «самостоятельному гравитационному» пути по системе отопления.
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.
В квартирных вариантах котлы стараются «углубить» до плиты перекрытия, соответственно «пожарообезопасив» «гнездо» посадки котла в пол.
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.
При низкой температуре в отапливаемом помещении разница плотностей воды большая и циркуляционный напор достаточно большой. При прогреве помещения теплоноситель уже не так остывает в радиаторах, и разница плотностей нагретого и охлажденного теплоносителя уменьшается. Соответственно уменьшается и циркуляционный напор, уменьшая «расход» воды.
Охладился воздух в помещении? Например, кто-то открыл двери на улицу. Разница плотностей опять возросла, увеличив напор воды.
Как рассчитать мощность котла
Данная процедура на самом деле очень ответственна. Ведь от того, насколько правильно будет подобрана мощность котла, зависит эффективность обогрева помещений. Расчеты производятся прежде всего исходя из того, что на 10 м2 площади дома необходим 1 кВт мощности
При этом во внимание берутся также поправочные коэффициенты для регионов:
- для севера – 1,5-2,
- для средней полосы – 1,4,
- для южных районов – 0,8.
Также рассчитать мощность можно, исходя из объема помещения. Этот показатель просто умножают на 40 Вт. Для частного дома на свайном фундаменте принимается поправочный коэффициент в 1,4. На каждую дверь к полученной мощности прибавляется 300 Вт, на каждое окно – 70-100 Вт.
Элементы системы отопления
В подавляющем большинстве случаев частные жилые дома обогреваются водяными системами отопления. Это традиционный подход к решению вопроса, имеющий неоспоримое достоинство – универсальность. То есть, тепло доставляется во все помещения посредством теплоносителя, а уж нагревать его можно с помощью различных энергоносителей. Их перечень мы рассмотрим далее, при выборе котла.
Любая система отопления, где передаточным звеном служит теплоноситель, делится на такие составные части:
- источник тепла;
- трубопроводная сеть со всем дополнительным оборудованием и арматурой;
- приборы отопления (радиаторы или греющие контуры теплых полов).
С целью обработки и регулирования теплоносителя, а также производства работ по обслуживанию в отопительных системах применяется дополнительное оборудование и запорно – регулирующая арматура. К оборудованию относятся следующие элементы:
- расширительный бак;
- циркуляционный насос;
- гидравлический разделитель (гидрострелка);
- буферная емкость;
- распределительный коллектор;
- бойлер косвенного нагрева;
- приборы и средства автоматизации.
Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется, а в замкнутом пространстве ее дополнительному объему деваться некуда. Во избежание разрыва соединений от повышенного давления в сети ставится расширительная емкость открытого или мембранного типа. Она и принимает лишнюю воду.
Принудительную циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, а при наличии нескольких контуров, разделенных гидрострелкой или буферной емкостью, используется 2 и более перекачивающих агрегатов. Что касается буферной емкости, то она работает одновременно как гидравлический разделитель и теплоаккумулятор. Отделение котлового контура циркуляции от всех остальных практикуется в сложных системах коттеджей с несколькими этажами.
Коллекторы для распределения теплоносителя ставятся в системах отопления с теплыми полами либо в случаях, когда применяется лучевая схема подключения батарей, об этом мы расскажем в следующих разделах. Бойлер косвенного нагрева – это резервуар со змеевиком, где вода для нужд ГВС подогревается от теплоносителя. Для визуального контроля над температурой и давлением воды в системе устанавливаются термометры и манометры. Средства автоматизации (датчики, терморегуляторы, контроллеры, сервоприводы) не только осуществляют контроль над параметрами теплоносителя, но и регулируют их в автоматическом режиме.
Куда ставить котёл
В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.
Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.
3 Правила выбора комплектующих
В связи с тем, что в коллекторе (стояке) проходит самая высокая температура теплоносителя, саму трубу нужно устанавливать металлическую. Кроме этого, если используется печка, а не котёл как источник тепла, то внутри возможно прохождение пара, что может пагубно сказаться на работе системы.
Стоит учитывать и то, что при отоплении гравитационного типа диаметр труб водяного контура должен быть немного больше, чем в схеме с насосом. Как показывает практика, для отопления дома в 160 квадратных метров достаточно двухдюймовых труб на выходе (стояк) и на входе в теплообменник. Это нужно, поскольку при естественной схеме скорость воды меньше, что может привести к следующим проблемам:
- при низком давлении вода не сможет пробить засоры и воздушные пробки;
- в несколько раз меньший объём тепла получает помещение от котла за период прохождения воды от начальной до конечной точки.
Если схема предусматривает подачу воды снизу радиаторных батарей, то важной задачей остаётся обустройство вывода воздуха из системы. Он не может полностью удаляться через расширительный бак, поскольку вода поступает по магистрали, которая находится по уровню ниже, чем сами потребительские приборы (радиаторы)
Если используется принудительная схема, то давления достаточно, чтобы кислород выходил через воздухосборники, установленные в верхней точке прибора. С помощью кранов Маевского можно регулировать теплоотдачу. Такие краны в гравитационной схеме как раз используются для отвода воздуха из системы, в которой подача воды осуществляется по трубе, расположенной ниже батарей.
Выбор труб
Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:
- диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
- диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
- диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.
В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2 нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.
Принцип работы схемы с естественной циркуляцией
Принцип работы самотечной системы отопления базируется на теплофизических свойствах воды. При нагреве жидкость приобретает меньшую плотность и соответственно – массу. Горячий теплоноситель, нагретый в котле, поднимается по вертикальному трубопроводу, часто называемому разгонным коллектором.
Освободившееся пространство естественным образом занимает более холодный теплоноситель, имеющий более высокую плотность и массу, сосредоточенный в нижней части системы. За счет образования разницы плотностей холодного и горячего теплоносителя возникает постоянный цикл движения воды в системе отопления.
Гравитационная составляющая циркуляции улучшается сооружением трубопроводов системы с нормативным уклоном, который составляет не менее 2 мм на 1 погонный метр длины. Уклон ориентирован в сторону движения теплоносителя.
Вода в процессе работы системы имеет малую скорость движения, на качество циркуляции отрицательно влияют любые гидравлические сопротивления. Схема работает без наличия насосного оборудования и потребления электрической энергии.
Закрытая система отопления удобный вариант для частного дома
Любая гидравлическая система отопления представляет собой комплекс отопительных устройств и нагревательных приборов, соединенных между собой трубопроводом в определенном порядке. При нагревании теплоносителя он изменяется в объеме (расширяется). Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией предусматривают компенсацию этого процесса за счет расширительного бака.
В зависимости от того, сообщается ли такой бак с наружным атмосферным воздухом, отопительные системы делятся на две разновидности – открытые и закрытые системы отопления.
Схема закрытой системы отопления
Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Включение насоса в гидравлическую схему позволяет проводить обогрев помещений более эффективно. Принудительная циркуляция позволяет включать в такую схему дополнительные отопительные устройства (например, системы «тёплый пол»).
Наличие насоса в схеме ставит отопление в зависимость от электроснабжения, но при этом циркуляция теплоносителя происходит намного эффективнее.
При реализации такой схемы установка этого насоса проводится на обратной магистральной трубе перед котлом. Там же устанавливается и расширительный бак для отопления закрытого типа.
Понятно, что такое расположение делает сам монтаж проще, так как отпадает необходимость соблюдать угол уклона, утеплять трубопровод и на главные стояки (магистрали) устанавливать трубы большего диаметра (что не всегда эстетично в жилом помещении).
Фото закрытых баков
Система отопления закрытого типа предупреждает испарение теплоносителя. В связи с этим отпадает необходимость постоянного контроля его уровня в системе .
Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет проводить прогрев за меньшее время и изменять нагрев в каждом отдельном помещении. Если в цепь включен комнатный термостат, то появляется возможность эффективно обогревать помещения при изменении температуры ниже установленной.
Какой отопительный котел выбрать
Выбор отопительного котла
Не секрет, что существует достаточно большой выбор современных отопительных котлов. Их делят на виды по топливу, на котором они работают. Какой именно выбрать, решать приходится по обстоятельствам. За основу берется то топливо, которое легче всего найти в вашем регионе, и которое дешевле всех остальных.
В настоящее время производители предлагают комбинированные модели, работающие на двух видах топлива. К примеру, газ и дрова, газ и электричество, уголь и электричество, дрова и солярка. Когда кончается одно топливо, его можно заменить другим. Поэтому совет — выбирайте тот котел, который для вас удобен и в плане обеспечения топливом, и в плане эксплуатации и обслуживания.
Источник: vse-otoplenie.ru