Система отопления естественная циркуляция теплоносителя. Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией теплоносителя

Отопление в ванной

Давайте разберемся с тем, как функционирует система отопления с естественной циркуляцией. В ней вода от котла к радиаторам и обратно движется за счет действия гидростатического напора. А этот напор возникает из-за разной плотности нагретой в теплообменнике и охладившейся в радиаторах воды.

Принцип работы

Разогретая вода имеет меньшую плотность и может подниматься по подающему стояку вверх. Из стояка теплоноситель поступает в разводящие трубопроводы, а потом через подающие стояки непосредственно в нагревательные приборы. Тут вода остывает и становится более плотной и тяжелой. Остывший теплоноситель по обратным стоякам спускается вниз и вытесняет своим весом наверх воду в котле. Вот такой получается круговорот, или схема системы отопления.

Этот процесс постоянно повторяется, и вода непрерывно движется за счет естественной циркуляции. Ее сила, которую более правильно называть циркуляционным давлением, зависит от того, какова разность веса столба горячей и холодной воды. То есть, давление зависит от разности температуры теплоносителя в главной и обратной линии. Также сила определяется тем, насколько высоко размещается нагревательный прибор - котел.

Здесь справедливо правило - чем выше находится котел, тем больше циркуляционное давление. Именно этим моментом объясняется часто наблюдающееся в устроенных таким образом отопительных системах явление. Элементы, расположенные на верхних этажах, нагреваются намного лучше, чем на нижних. Приведенные рассуждения позволяют сделать вывод, что в двухтрубной отопительной системе с естественной циркуляцией радиаторы, находящиеся с котлом на одном уровне или ниже, будут прогреваться слабо или вообще не будут работать.

Поэтому котельная должна иметь достаточный уровень заглубления. А расстояние между центрами котла и нагревательных устройств на нижнем этаже не должно быть менее 3-х метров.

Переходим к однотрубной схеме

Устройство однотрубной системы

Этот недостаток полностью исключается при устройстве однотрубной системы отопления. В ней гидростатический напор, благодаря которому вода циркулирует в системе, образуется за счет охлаждения теплоносителя в трубопроводе, подводящем нагретую воду к радиаторам, а также отводящем остывшую воду к котлу. Охлаждение создает гидростатический напор, а также дополнительно обогревает помещение.

Поэтому трубопровод прокладывают открыто и без изоляции. Но вот охлаждение воды в главном стояке однотрубной системы нежелательно, так как приводит к понижению температуры теплоносителя. Следствием этого становится увеличение его плотности и снижение напора. Поэтому подъемный стояк в такой схеме отопления надо самым тщательным образом изолировать.

Иначе подобная не будет работать Сколько тепла получит помещение от радиаторов, зависит от объема и температуры поступающей воды. А количество воды, пропущенной через трубы отопительной системы, напрямую зависит от того, насколько сильной будет естественная циркуляция. Именно благодаря ей происходит движение теплоносителя по трубам. Чем больше циркуляционная сила, тем меньшего диаметра можно брать трубы. И, соответственно, чем она меньше, тем больше должен быть диаметр труб.

Чтобы подобная система работала нормально, необходимо выполнить еще одно важное условие. Циркуляционное давление должно иметь достаточную величину для того, чтобы преодолеть все сопротивления на пути теплоносителя. Это и трение о стенки трубопровода, и местные сопротивления - тройники, отводы, краны, крестовины, котлы и прочее. Сопротивление теплоносителя из-за трения зависит от диаметра и длины трубопровода, а также от скорости протекания воды. Причем наблюдается квадратичная зависимость.

Увеличение скорости течения воды в 2 раза приведет к четырехкратному увеличению сопротивления. Поэтому - чем меньше диаметр труб, больше их длина и выше скорость теплоносителя, тем большее сопротивление будет создаваться.

Схема отопления с нижней и верхней разводкой

Водяное отопление

Принято различать системы отопления с естественной циркуляцией с верхней и нижней разводкой. В первом случае теплоноситель через главный стояк поднимается в проложенный по чердаку дома магистральный трубопровод, а оттуда распределяется по нагревательным элементам.

В системе с нижней разводкой подающую магистраль, от которой запитываются восходящие стояки, монтируют в подвале и на первом этаже. Также для этих целей может использоваться подпольный канал. В такой схеме обратные стояки присоединяют к единой обратной магистрали. Принцип действия системы с нижней разводкой аналогичен той, в которой используется верхняя разводка. В обеих схемах циркуляция обеспечивается за счет того, что горячая вода вытесняется остывшей вверх по стоякам, а остывая, спускается по обратной линии и возвращается в котел для нагревания.

Стоит отметить, что в тех местах, где организуется естественная циркуляция отопления, в зданиях, имеющих небольшую этажность, циркуляционное давление будет небольшим. По этой причине высокой скорости движения теплоносителя допускать нельзя. Поэтому диаметры труб берутся большими. И вполне возможно, что такая отопительная схема окажется невыгодной с экономической точки зрения. В целом знатоки считают, что устройство систем отопления на основе естественной циркуляции допустимо только для зданий небольшого размера.

Разберем конструктивную схему подробнее

Набравшись теоретического опыта, разберем схемы отопления по их конструктивным особенностям. Подобные системы принято разделять по:

Месту расположения основной подающей магистрали - схемы с верхней и нижней разводкой.
Способам присоединения нагревательных приборов - схемы однотрубные и двухтрубные.
Расположению отопительных стояков - с вертикальными и горизонтальными стояками.
Схеме прокладки - с тупиковой магистралью или с попутным движением воды.

Тонкости однотрубной системы

Схемы прокладки

Отметим ряд важных особенностей однотрубной отопительной схемы:

Такая система не оснащается обратным стояком, а вода, охладившаяся в радиаторе, возвращается в подающую магистраль.
В такой системе в нагревательные элементы, расположенные внизу, будет поступать смесь из горячей и уже охладившейся в верхних радиаторах воды. Для того чтобы обеспечить равномерное отопление на верхних и нижних этажах, придется увеличивать поверхность нагрева у расположенных внизу радиаторов.
Циркуляция воды по радиаторам осуществляется за счет разности температур. При этом однотрубная система может быть устроена таким образом, что в радиатор будет поступать только часть воды, а остальной теплоноситель - направляться к нагревательным элементам, расположенным ниже. При этом на радиаторах ставятся краны, при помощи которых можно регулировать конкретное количество поступающей воды.
Если же организуется проточная система отопления, то теплоноситель будет проходить последовательно через все радиаторы - с верхнего до нижнего. В результате в нижерасположенные батареи поступит только охлажденная вода. В такой системе уже нельзя ставить краны. Их монтаж приведет к уменьшению подачи теплоносителя во все остальные приборы, расположенные по этому стояку, а полное закрытие крана просто перекроет. Однако ставить радиаторы без кранов не очень хорошо, так как исключается возможность регулировки температуры воздуха в помещениях путем изменения объема протекающего теплоносителя.

Однотрубная система

Считается, что однотрубные системы могут быть сделаны только по схеме с верхней разводкой. Поэтому их используют лишь в домах с чердаком, где можно расположить подающую магистраль. С другой стороны, такую систему проще монтировать. Кроме того, отопительных труб используется меньше, поэтому разводка считается более привлекательной с точки зрения эстетики. Из-за простоты монтажа, меньших расходов на работы и материалы эти схемы отопления находят достаточно широкое применение.

Современные домовладельцы часто выбирают системы отопления, функционирующие за счет естественной циркуляции. Современные насосы дороги, а гравитация — дешевая движущая сила, из-за которой происходит естественная циркуляция воды в системе отопления и вода движется по трубопроводу. Самотечные схемы используют там, где отсутствует электричество для питания насоса. Иногда насос все же присутствует, а при возникновении аварийной ситуации и отключении под воздействием гравитации. То есть, даже когда электрическое оборудование не работает, отопление с естественной циркуляцией продолжает функционировать.

Такой вариант отопительной системы прекрасно подойдет для коттеджей, площадь которых не превышает 100 кв.м

Минус конструкции — невозможность использовать ее в помещениях с большой квадратурой. Но для коттеджей, имеющих площадь менее сотни кв. м, такой вариант отлично подходит. По этой причине многие домовладельцы решаются сделать отопление с естественной циркуляцией без привлечения посторонней помощи.

Принцип работы самотечной отопительной системы

Принцип работы отопления выглядит просто: вода передвигается по трубопроводу, движимая гидростатическим напором, появившимся вследствие различной массы нагретой и остывшей воды. Еще такую конструкцию называют самотечная или гравитационная. Циркуляция – это перемещение остывшей в батареях и потяжелевшей жидкости под гнетом собственной массы вниз к нагревательному элементу, и вытеснение легкой нагревшейся воды в подающую трубу. Система функционирует, когда котел с естественной циркуляцией располагается ниже радиаторов.

Естественная циркуляция возможна и в закрытой системе отопления, если та оснащена расширительным баком с мембраной. Иногда конструкции открытого типа переоборудуют в закрытые. Закрытые контуры стабильнее в работе, теплоноситель в них не испаряется, но они так же независимы от электричества.
Что влияет на циркуляционный напор

Циркуляция воды в котле зависит от разницы в плотности горячей и холодной жидкости и от величины перепада высоты между бойлером и самым низко расположенным радиатором. Эти параметры просчитываются еще до контура. Естественная циркуляция возникает, т.к. температура обратки в системе отопления низкая. Теплоноситель успевает остыть, двигаясь через радиаторы, становится тяжелее и своей массой выталкивает из котла разогретую жидкость, заставляя ее продвигаться по трубам.

Схема циркуляции воды в котле

Высота уровня батарей над котлом усиливают напор, помогая воде легче преодолевать сопротивление труб. Чем выше расположены радиаторы по отношению к котлу, тем больше высота столба охлажденной обратки и с тем большим давлением она выталкивает нагретую воду вверх, когда достигает котла.

Плотность также регулирует напор: чем сильнее прогревается вода, тем меньше становится ее плотность в сравнении с обраткой. В результате она выталкивается с больше силой и напор увеличивается. По этой причине самотечные отопительные конструкции причисляют к саморегулирующимся, ведь если изменить температуру нагрева воды, поменяется и давление на теплоноситель, а значит, изменится его расход.

При монтаже следует располагать котел в самом низу, ниже всех других элементов, чтобы обеспечить достаточный напор теплоносителя.

Схема монтажа самотечных систем отопления

Поскольку циркуляция воды в системе отопления происходит без участия насоса, для беспрепятственного течения жидкости по магистралям, они должны иметь диаметр больше, чем в схеме, где циркуляция воды обеспечивается принудительно. за счет снижения сопротивления, которое приходится преодолевать воде: чем дальше труба от котла, тем она шире.

Отопление самотеком с вертикально расположенным стояком подразумевают обогрев здания с несколькими этажами. Такой вариант дороже, но защищен от образования воздушных пробок.

Горизонтальный стояк – экономичный вариант, но при перемещении теплоноситель перемешивается с воздухом. Этот нюанс легко устранить: монтируя отопление с естественной циркуляцией своими руками, нужно добавить в систему воздухоотводчики.

Преимущества системы отопления с естественной циркуляцией

Плюсы естественной циркуляции:

Простота монтажа и использования
Высокая тепловая устойчивость контура
Отсутствие шума во время работы (т.к. нет громко работающего насоса)
Экономичный расход энергии (при должном утеплении труб и здания)
Автономность: система легко сможет работать без электричества
Долговечность и износостойкость: при должном уходе самотечная система отопления частного дома может работать, не требуя ремонта, на протяжении 30-ти лет.

Минусы однотрубной естественной циркуляции с насосом

Слабые стороны гравитационной схемы отопления:

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Площадь строения, которое отапливает одно- или двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией, не должна превышать 100 кв.м
Длина контура в горизонтальной плоскости – в пределах 30 м (иначе не хватит напора)
Невозможно установить отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией в здании без чердака, т.к. на чердаке размещается расширительный бачок.
Высокая вероятность замерзания воды, из-за которой трубы вне жилых помещений приходится тщательно утеплять.

Система отопления с естественной циркуляцией проста и очень надежна.

Несмотря на то, что сейчас распространены передовые технологии обогрева помещений, система отопления с естественной циркуляцией весьма востребована. В первую очередь это связано с тем, что она проста в монтаже, а если еще и учитывать нестабильность обеспечения частного сектора электричеством, то становится понятна популярность такой автономной системы отопления .

Как это работает

Сразу стоит сказать, что благодаря особому устройству, система работает без принудительной циркуляции теплоносителя. Движение воды в трубах происходит за счет того, что при охлаждении плотность воды увеличивается, и она стекает к котлу по трубам, установленным под уклоном, выталкивая из него подогретую воду.

Хотя система отопления с естественной циркуляцией может работать без насоса, всё же его лучше поставить. При включенном насосе теплоноситель быстрее проходит по трубам, следовательно, помещение прогревается быстрее.

При выходе из котла вода поступает в разгонный коллектор, доходит по нему до верхней точки и по трубам, установленным под уклоном от котла, охлаждаясь, продолжает свой путь по кругу.

Недостатки и преимущества

Вначале поговорим о недостатках. Такой подход поможет определиться, подойдет ли вам такая система отопления.

Если в системе нет насоса, то нужно довольно долго ждать, пока горячая вода достигнет батарей и пройдет по ним.
Неравномерный разогрев радиаторов отопления. Связано это с тем же нюансом – сверху горячая вода, а снизу холодная.
Монтаж выполняется более дорогими трубами большого диаметра.
Необходима установка открытого расширительного бачка, вследствие чего вода испаряется и ее периодически нужно доливать в систему. Установка расширительного бачка закрытого типа может ухудшить работу системы.
Страдает дизайн помещения.
Нельзя нарушать уклон труб, даже если нужно обойти двери.
В системе должно быть как можно меньше поворотов.
При планировании системы отопления без насоса, нужно правильно определить уровень расположения батарей, расширительного бачка и котла, который должен быть установлен в самой нижней точке.

Преимущества

Электронезависимость. Даже если установлен насос, то при отключении электроэнергии (или при выходе насоса из строя), система отопления продолжает работать.
Монтаж и дальнейшее обслуживание не требует особых навыков.
Бесшумность работы.

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

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.

Чтобы потом не заниматься переделкой, важно еще на этапе планирования выяснить, какой должна быть мощность батареи (или батарей), которая будет установлена в конкретном помещении. Для этого можно воспользоваться одним из двух методов.

По объему

Более точные данные можно получить, учитывая объем помещения. Выполняем замеры и, получив данные по высоте, ширине и длине комнаты, перемножаем их между собой, а результат умножаем на 40 Вт. Учитывая особенности строения, вводим поправочный коэффициент. Для:

одноэтажного частного дома с неутепленным чердаком – 1,5;
комнаты с утепленной стеной – 1,1;
комнаты с неутепленной стеной – 1,3;

Важно учитывать количество дверей и окон.

Если в помещении есть входная дверь, то к полученной цифре нужно добавить еще 150–200 Вт.
Если окна небольшие и энергоемкие, то для каждого потребуется еще по 70 Вт.
Для больших или неутепленных окон нужно добавить по 100 Вт.

По площади

Рассчитывая количество батарей по площади помещения, используется усредненный показатель – 1 кВт на 10 м 2 . По такому же принципу высчитывается мощность приобретаемого для дома котла отопления.

Рассмотрим на примере, как можно произвести расчеты.

Имеется дом с внутренними габаритами 9×8 м. Умножаем ширину на длину и получаем площадь – 72 м 2 .
72 м 2 разделим на 10 (1 кВт на 10 м 2), и получим 7,2 – это мощность котла в кВт.
Теперь узнаем мощность батареи для помещения 2×4 м.
Площадь получилась 8 м 2 .
Пользуясь теми же расчетами, что и для котла, получим цифру 0,8 – мощность батареи в кВт.

Теперь внесем поправки по климатическим зонам. Рассмотрим коэффициенты:

В Южных регионах – 0,8–0,9.
Для Крайнего Севера – 1,5–2.
В зоне Средней полосы – 1,2–1,4.

В нашем примере требовался котел мощностью 7,2 кВт. С учетом коэффициента рассчитаем окончательные данные для Средней полосы:

7,2×1,4=10,08.
Учитывая, что котел должен иметь запас мощности, приобретаем отопительный прибор мощностью 12–15 кВт.
Таким же образом подходим к подсчетам мощности батареи для использованного в примере помещения: 0,8×1,4=1,12 кВт. Округляем в большую сторону и получаем 1,2 кВт.

Мощность батареи указана в паспорте изделия. Если не уверены в правильности своих расчетов, то приобретите более мощный радиатор, установив на него терморегулятор.

Монтаж

Как уже упоминалось, котел должен быть установлен в самой нижней точке.
Ни одна труба не должна находиться ниже уровня входа обратки в наш отопительный прибор. Пренебрежение этим требованием приведет к существенному ухудшению работы отопительной системы.
На стенах делается разметка расположения труб и радиаторов.
Выполняется навешивание радиаторов – их положение проверяется строительным уровнем.
От трубы подачи котла монтируется разгонный коллектор. Это должна быть труба большого диаметра.

В верхней точке устанавливается открытый расширительный бачок. Если он будет находиться на чердаке, то емкость и трубопровод нужно основательно утеплить.
Трубы крепятся с уклоном в 1 см на погонный метр трубы. Если нет возможности придерживаться этой нормы, то можно уменьшить перепад до 0,5 см, но не меньше. Нужно учитывать, что с уменьшением уклона трубы, уменьшается КПД всей системы отопления.
В нужном месте выполняется врезка трубы, идущей к радиатору. В металлическом трубопроводе отвод может быть приварен или подключен через тройник. При работе с пластиковыми трубами нужно пользоваться фитингами, спаивая их , не забывая про краны и терморегуляторы (если их установка предусмотрена).
В нижней точке системы (обычно это возле котла) нужно установить отвод с краном – через него вода будет заливаться в систему.

Планируя изготовление самотечной системы в двухэтажном доме, нужно учесть, что подача теплоносителя выполняется на второй этаж, а потом он по стоякам опускается в радиаторы, установленные на первом этаже.

Осталось заполнить систему водой, и, проверив ее на наличие протечек, обогревать помещение, не беспокоясь о том, что могут отключить электричество.

Видео

Посмотрите видео о том, как выполнить расчет отопления с естественной циркуляцией:

В этом видео демонстрируется пример отопления с естественной циркуляцией.

Система отопления частного дома способна работать, не потребляя никакой дополнительной энергии, кроме как на работу отопительного котла. Такая система отопления с естественной циркуляцией называется еще самотечной или гравитационной. Все эти названия обозначают принцип, по которому работает такая схема – без применения циркуляционного насоса.

Принцип работы

Как и все вещества, вода при нагревании расширяется, а плотность ее становится меньше. После нагрева в отопительном котле вода попадает в систему, где стремится подняться вверх, вытесняя собой уже охлажденный объем. Постепенно остывая, она самотеком проходит по сети отопления через весь дом и возвращается в котел. Там она повторно нагревается, и циркуляция повторяется снова.

Основные моменты

Схема с естественной циркуляцией не содержит механических элементов, что гарантирует ее длительный срок службы

Схема не содержит механических и электронных элементов, которые могут выйти из строя, что гарантирует ее длительный срок службы. При использовании труб, не подверженных коррозии, отопление будет работать не менее 50 лет.
Общий принцип при разработке систем с естественной циркуляцией теплоносителя – в нижней части системы, ниже радиаторов.
Отсутствие насоса, перекачивающего теплоноситель, означает, что естественный перепад давления в системе невелик. Для надежной работы необходимо учесть, что длину петли отопления не стоит делать больше, чем 30-50 метров, иначе не будет обеспечена циркуляция. Это ограничивает возможную отапливаемую площадь.
Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией имеет большую инерцию при запуске. Нормальная работа отопления может начаться только через несколько часов после запуска котла, после того, как он прогреет весь объем теплоносителя. А циркуляция теплоносителя поначалу из-за невысокой температуры будет происходить достаточно медленно.
Горизонтальные участки системы монтируются с учетом обязательного наклона по ходу движения остывающего теплоносителя. При этом обеспечивается естественный сбор воздушных пробок наверху сети. Там устанавливается расширительный бак для его сбора.
Отсутствие электронасоса гарантирует энергонезависимость системы.

Саморегуляция

Правильно смонтированная схема отопления с естественной циркуляцией – система саморегулирующаяся. Чем ниже в доме температура, тем быстрее работает отопление. Чем больше разница в температуре поступающего в котел теплоносителя и выходящего из него, чем больше разница в высоте между последним в цепочке радиатором и котлом, тем быстрее происходит , тем качественнее происходит отопление дома.

Поэтому для эффективной работы отопления котел часто располагают в подвальных помещениях или цокольных этажах.

Скорость циркуляции

Кроме упомянутых уже факторов, циркуляция теплоносителя, а значит, скорость прогревания дома, будет зависеть еще от ряда показателей:

Диаметр теплоснабжающих труб. С уменьшением диаметра трубы замедляется естественный ход теплоносителя. Поэтому для систем с самотечной циркуляцией используются трубы достаточно большого диаметра – 32-40 мм.
Материал труб. Различные материалы оказывают разное сопротивление протекающим в них жидкостям. Так, у стали этот показатель больше, у полипропилена меньше. Кроме того, осадки и коррозия, возникшие даже в незначительных размерах, сильно препятствуют плавному течению теплоносителя, завихряя и замедляя его.
Количество и диаметр изгибов труб. При каждом изменении направления движения скорость теплоносителя падает. Поэтому количество поворотов необходимо минимизировать, а их диаметр делать как можно большим.
Тип и количество запорной аппаратуры. Каждое препятствие на пути теплоносителя замедляет его естественный ход, поэтому запорную аппаратуру необходимо устанавливать только там, где она действительно необходима.

Выбор котла

На практике схема с естественной циркуляцией часто работает в комплекте с котлами, не требующими для своей работы электричества.

Газовые энергонезависимые котлы «Конорд» (Ростов-на-Дону)

В продаже можно найти газовые энергонезависимые котлы, в том числе и российского производства, например «Конорд» (Ростов-на-Дону) или универсальные энергонезависимые котлы «Дон» того же производителя, которые успешно работают без электроэнергии. Многие зарубежные производители тоже выпускают котлы, подходящие для работы в самотечных системах. Так, модель Novella Autonom итальянской фирмы Bertta прекрасно зарекомендовала себя при работе в отечественных условиях.

Требуемая для эффективной работы тепловая мощность котла вычисляется так же, как и для других систем.

По площади

Самый распространенный способ – расчет по величине площади, которую требуется обогреть. Если высота потолков не превышает 2,7 метра, дом надежно утеплен, то можно исходить из простого соотношения – каждый киловатт мощности котла должен обогревать не более 10 квадратных метров помещений. В южных регионах эту величину можно безболезненно уменьшить на 10-20%, в северных придется увеличить на 20-30%, а для районов Крайнего Севера – увеличить в полтора-два раза.

По объему с учетом дополнительных факторов

Более точный расчет основан на учете отапливаемого объема:

Учитывая объем отапливаемого помещения можно сделать более точный расчет

Расчет ведется для каждой комнаты и коридора отдельно, а затем результаты складываются.
На каждый кубический метр объема комнаты берется 40 Ватт мощности котла.
Коэффициенты, учитывающие регион нахождения дома, берутся такими же, как и в расчете по площади.
Каждый оконный проем стандартной величины добавляет к расчету 100 Ватт, а каждая дверь – 200 Ватт.
Если комната находится у внешней стены дома, то требуемую мощность для ее отопления необходимо увеличить на 10-30% в зависимости от материала и толщины стены.
Контакт потолка или пола комнаты с неотапливаемым пространством добавляет еще 40% к требуемой мощности.

Выбор схемы разводки

Самотечная система с естественной циркуляцией может быть выполнена в двух вариантах:

однотрубная схема;
двухтрубная схема.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией является самой простой – теплоноситель проходит по единственной трубе через все радиаторы ветви, возвращаясь в тепловой котел.

В двухтрубной системе естественный поток теплоносителя происходит по двум контурам. По теплоснабжающему контуру он попадает в каждый радиатор отдельно и из него переходит в общий возвратный контур, ведущий обратно к котлу.

Выбор радиаторов

Главное в монтаже систем с естественной циркуляцией – обеспечить минимальное сопротивление движению теплоносителя. Поэтому циркуляция будет хорошей только при установке радиаторов с большим просветом:

Чугунный радиатор Панельный радиатор

Самое маленькое сопротивление – у классических , с которыми самотечная система работает практически идеально.
Алюминиевые и биметаллические радиаторы показывают хорошие результаты только при внутреннем диаметре не менее, чем в три четверти дюйма.
Можно устанавливать с достаточным внутренним проходным диаметром.
Нельзя использовать панельные батареи. В любой своей модификации они имеют небольшой внутренний диаметр и сильно замедляют естественный поток теплоносителя.

Подключение радиаторов

Важным элементом качества работы системы является тип подключения радиаторов:

вертикальный или боковой;
диагональный;
горизонтальный или нижний.

Боковое подключение

Диагональное подключение

Нижнее подключение

Меньшее количество тепловых потерь обеспечивает диагональное подключение, когда циркуляция происходит между верхним патрубком радиатора и его диагонально противоположным нижним. Чуть менее эффективно работает боковое подключение, когда теплоноситель поступает в верхний патрубок радиатора, а выходит из расположенного под ним же нижнего. Самое большое количество теплопотерь получается при нижнем подключении, при котором циркуляция происходит через нижние патрубки радиатора.

Наибольшее влияние на качество отопления имеет и , особенно если выбрана однотрубная система отопления с естественной циркуляцией:

прямое;
с байпасными линиями.

При прямом соединении теплоноситель проходит все радиаторы по цепочке один за другим, все больше остывая на каждом из них. На последнем радиаторе температура теплоносителя уже значительно отличается от первого, и для эффективного отопления дальних комнат приходится наращивать количество секций в приборах.

Значительно уменьшен этот недостаток в том случае, если вход и выход на каждом радиаторе соединен байпасом – трубой, позволяющей части потока протекать мимо радиатора и меньше остывать при движении вдоль сети отопления.

В системе с естественной циркуляцией игольчатый клапан должен быть открыт

Если установить в байпасной линии регулируемый игольчатый клапан, то можно управлять потоками теплоносителя через радиатор и через байпас. Чем больше теплоносителя будет проходить через радиатор, тем быстрее он нагреется, однако, такая настройка влечет за собой все указанные выше недостатки в виде неравномерного прогрева системы. Обычно этот клапан оставляют полностью открытым. Тогда самотечная система самостоятельно распределяет потоки нужным образом, циркуляция нормализуется, и большая часть теплоносителя приходит к последним радиаторам лишь незначительно остывшей.

Кроме того, для того чтобы получить возможность отключения радиаторов для их ремонта, замены или регулировки температуры в комнате, перед радиатором и после него необходимо установить запорные краны.

Выбор труб

Как уже было сказано ранее, выбор труб имеет большое значение при проектировании самотечной системы:

Наиболее предпочтительными оказываются трубы из армированного полиэтилена. Но они не приспособлены к работе с высокими температурами, предельная температура для них 95 градусов Цельсия.
Металлопластиковые трубы хорошо переносят высокую температуру, но соединяются между собой при помощи фитингов, которые значительно заужают просвет и оказывают большое сопротивление движению теплоносителя.
Трубы из PPS-пластика имеют более высокую предельную температуру, чем полиэтиленовые – до 110 градусов Цельсия, но они стоят дороже.

Выбор труб зависит и от типа котла, который обеспечивает отопление дома. Твердотопливные котлы выдают настолько высокую температуру, что надежно работать в такой системе смогут только металлические трубы: стальные, нержавеющие или медные.

Выбор теплоносителя

В системах с естественной циркуляцией можно применять в качестве теплоносителя воду или низкозамерзающие составы – .

Применение в качестве теплоносителя антифризов имеет ряд предостережений

Если планируется использовать антифриз, то необходимо предусмотреть следующие моменты:

Теплоотдача антифризов ниже, чем у воды. Поэтому для эффективного отопления размер радиаторов необходимо предусмотреть больший, чем получается при расчете системы с водой, на 10-15%.
Антифризы при перегреве образуют обильные отложения и осадки. Если схема отопления частного дома с естественной циркуляцией длительно вынуждена работать при больших температурах теплоносителя, то велик риск полного зашлаковывания теплообменника.
Составы, предназначенные для работы в системах охлаждения автомобилей, абсолютно не пригодны для применения в системах отопления. Необходимо использовать специальные составы: Термотраст, Dixis, Hotpoint и им подобные.
Антифризы не могут применяться в сетях с открытым расширительным баком.
При проектировании системы следует уточнить, может ли выбранный котел работать с антифризом.

Вода в качестве теплоносителя имеет лишь один серьезный недостаток – более высокая по сравнению с антифризами температура замерзания, что при отсутствии контроля за работой системы может привести к ее перемерзанию и разрывам труб и радиаторов.

У воды более высокая по сравнению с антифризами температура замерзания

Заключение

Самотечная система отопления частного дома – не самый эффективный способ обеспечить отопление дома, но порой единственно возможный. Если в местной электросети возможны отключения, при полном отсутствии электроснабжения ей нет никакой альтернативы. Даже если пропадание электричества происходит редко, то будет правильным решением выстроить сеть теплоснабжения по этой схеме и снабдить ее электронасосом. Тогда вы точно гарантируете себе надежное автономное отопление, не зависящее ни от каких внешних факторов.

Самые интересные статьи из рубрики.

Использование систем отопления с естественной циркуляцией насчитывает много десятилетий. Их внедрение началось практически одновременно с появлением парового отопления. Существует несколько актуальных на сегодня схем отопления с естественной циркуляцией для частного дома, и каждая из них может с успехом применяться при высоком КПД в наиболее комфортных для нее условиях.

Конструкционные особенности

Основное отличие схемы отопления самотеком заключается в том, что в цепи, по которой перемещается теплоноситель, отсутствует принудительно толкающий воду насос циркуляционный.

Популярными аргументами, которые приводятся в пользу самотечной системы отопления, являются следующие пункты:

полная независимость от наличия электроэнергии в помещении;
высокая степень инертности, при которой минимизировано воздействие сторонних факторов на перераспределение тепла.

Необходимо учитывать, что увеличение диаметра труб отопления в такой ситуации положительно сказывается на эксплуатации системы. Однако, стоит придерживаться определенных ограничений в габаритах.

Принцип действия

Во время работы отопления с естественной циркуляцией используются физические принципы, при которых более теплая жидкость поднимается, перемещаясь от высшей точки по созданному для нее монтажному уклону из магистральных труб.

При такой схеме необходимо устанавливать котел ниже уровня секций с радиаторами.
При движении от верхней точки вода перемещается к секциям. Патрубки, соединяющие с магистралью радиаторы, должны быть значительно меньше по диаметру, чем основная магистраль. Востребованной данная схема отопления частного дома с естественной циркуляцией окажется с верхним видом раздачи.
Для нижней раздачи понадобится предусмотреть некоторый разгонный контур. Его формируют при монтаже трубопровода, идущего вверх к установленному там расширительному бачку. После этого осуществляется понижение на горизонталь окна, от которой ведется дальнейшая разводка.

У систем отопления без насоса снижается эффективность в помещениях с низкими потолками, так как желательно отводить трубу с верхней точкой магистрали системы на 1,5-1,6 м выше котла, а над ней должен еще монтироваться расширительный бачок.

За счет того, что перемещение в отоплении осуществляется без насоса, то за время достижения дальних участков магистрали теплоноситель успевает отдать достаточное количество тепловой энергии. Такой принцип действия подразумевает работу в небольших по площади помещениях. Считается, что для магистралей с длиной контура более 30 м схема с самотечной системой отопления частного дома теряет свою эффективность.

ВИДЕО: Расчет отопления с естественной циркуляцией

Особенности монтажа

Котлы с естественной циркуляцией могут иметь подключение магистралей двух типов:

однотрубные;
двухтрубные.

Оба варианта разводок имею индивидуальные особенности монтажа, но по эффективности использования с гравитационной системой отопления они слабо отличаются. Важно соблюдать уклон труб отопления при естественной циркуляции, чтобы обеспечить бесперебойное перемещение и отсутствие завоздушенных участков. В открытых системах выход газовых образований осуществляется естественным путем через расширительный бачок.

При монтаже своими руками магистралей отопления с естественной циркуляцией, выдерживается уклон, обеспечивающий падение высоты на каждый метр длины в 5-10 мм.

Развиваемые в условиях системы гидродинамические силы, определяющие скорость перемещения потока, напрямую зависят от уровня подъема контура. Важно монтировать радиаторы выше уровня установки котла, а сопротивление трубопровода зависит от диаметров магистралей.

Когда монтаж системы отопления с естественной циркуляцией осуществлен с многочисленными разветвлениями и частыми преломлениями, то это способствует повышению гидросопротивления. Кроме этого неоправданно высокое количество вмонтированной запорной арматуры также увеличивает это значение. Минимизация подобных участков плюс увеличение разумное диаметра магистралей способствует повышению давления в системе.

Монтаж двухтрубной системы

Естественная циркуляция в системе отопления может быть предусмотрена в двухтрубных контурах. Первая трубу (подача) направляет поток горячего теплоносителя от котла, а вторая труба (холодная) возвращает в котел остывшую воду. Во время монтажа осуществляются следующие действия:

вверх от теплогенератора отводится ветка, которая выходит на расширительный бачок;
монтаж бочка может быть осуществлен как под потолком, так и на уровне утепленного чердачного помещения;
к нижней части бачка монтируется трубопровод, уходящий в помещение, опускаясь на уровень 2/3 высоты от потолка;
разводка ведется к ближайшей секции радиаторов;
второй патрубок секции монтируется к обратке;
возвратная магистраль монтируется параллельно подаче, но уклон обеспечивается к котлу.

Как определить объем расширительного бачка

Объем расширительного бачка открытого типа определяется очень просто - 10% от общего объема теплоносителя, циркулирующего по водяному контуру. Определение десятой доли считается универсальным способом вычисления объема экспанзомата, при котором он работает идеально.

Определение объема бачка закрытого типа уже несколько сложнее, но и его вполне одолеть неспециалисту. Для подсчета вам нужно знать следующие вводные данные:

процент увеличения объема теплоносителя при нагревании (ОВ) - стандартные 5% для воды и 10% доя антифриза;
общее количество воды или антифриза в водяном контуре (ВК) - если нет таких данных, придется весь теплоноситель сливать и замерять ведрами или другими приборами. Задача - определить максимально точный объем;
давление контура и котла (ДК) - эта информация отражена в техпаспорте на котел. Если его нет - спасет интернет;
предельное давление в экспанзомате (ДБ) - тоже вся информация отражена в техпаспорте.

Применяем формулу:

ОВ х ВК х (ДК + 1) / ДК - ДБ

Полученное значение округляем до целого числа и получаем расчетный объем расширительного бачка.

Это значение всегда больше метода «на глаз - 10%», но это не является нарушением. Если объем экспанзомата больше, чем требуется для водяного контура, необходимо его правильно настроить.

Монтаж однотрубной системы

Данный тип циркуляции воды в системе отопления, в отличие от двухтрубной схемы не зависит от уровня расположения радиаторных секций. Расширительный бочок подбирается объемом 25-32 л. Его заполнение должно быть на 2/3 объема.

Расположение котла также как и в однотрубной должно быть ниже уровня радиаторов, чтобы обеспечить естественный отток. Обеспечивается монтажный уклон для магистралей в 5-70. Запитка радиаторов осуществляется трубами не ниже 32 мм диаметром. Предпочтительным материалом для разводки является полимерный трубопровод. Для подводки к патрубкам радиатора используют диаметр труб до 20 мм.

Если диаметры подобраны правильно, то балансировка не требуется. Однако, желательно установить запорные краны на подводе/отводе теплоносителя к радиаторам. Это обеспечит легкость демонтажа секций для профилактических либо ремонтных работ.

Двухтрубная система стоит дороже, так как приходится использовать удвоенную магистраль. В связи с этим часто для небольших помещений с естественной подачей отопления актуально использовать однотрубные схемы.

ВИДЕО: Схема отопления с естественной циркуляцией