Система отопления с естественной циркуляцией

Закрытая система теплоснабжения — что это такое

Как известно, в любой системе отопления частного дома есть расширительный бак. Это емкость в которой содержится некоторый отъем теплоносителя. Этот бак необходим для компенсации теплового расширения при различных режимах работы. По конструкции расширительные бачки бывают открытого и закрытого типа, соответственно и системы отопления называются открытыми и закрытыми.

Двухтрубная система отопления закрытого типа

В последние годы становится все более популярной именно закрытая схема отопления. Во-первых, она автоматизированная и работает без участия человека длительное время. Во-вторых, в ней можно использовать теплоноситель любого типа, включая антифризы (из открытых бачков он испаряется). В-третьих, давление поддерживается постоянное, что позволяет использовать в частном доме любую бытовую технику. Есть еще несколько плюсов, которые относятся к разводке и эксплуатации:

• Нет непосредственного контакта теплоносителя с воздухом, следовательно, нет (или почти нет) несвязного кислорода, который является мощным окислителем. Значит элементы отопления не будут окисляться, что увеличит срок их службы.
• Расширительный бачок закрытого типа ставится в любом месте, обычно недалеко от котла (настенные газовые котлы идут сразу с расширительными бачками). Бак открытого типа должен стоять на чердаке, а это — дополнительные трубы, а также меры по утеплению, чтобы тепло не «утекало» через кровлю.
• В системе закрытого типа стоят автоматические воздухоотводчики, так что завоздушивания не бывает.

Для уменьшения энергозависимости н повышения надежности отопления, ставят блоки бесперебойного питания с аккумуляторами и/или небольшие генераторы, которые обеспечат аварийное электроснабжение.

Однотрубная и двухтрубная системы отопления:

Наибольшее распространение получила однотрубная схема создания отопления в частном доме, которая применяется для объектов, обладающих большой площадью, и для многоквартирных домов. Устанавливаются системы подобного типа по двум вариантам. Первый вариант – наиболее распространенный в виду упрощенного монтажа – называется проточным и последовательно соединяет все радиаторы. Во втором варианте часть теплоносителя из стояка движется в верхние батареи, другая же часть передается по стояку к расположенным внизу обогревательным приборам. В этом случае есть возможность регулировки объема поступающей горячей воды посредством установленных на каждую батарею кранов.

Схема предоставляет массу преимуществ, начиная с внушительной экономии расходных материалов и заканчивая уменьшением количества труб в дизайне интерьера.

Ограничения:

В двухтрубной схеме отопления для частного дома водный теплоноситель проходит одновременно и по радиаторам, и по магистральной линии, что позволяет добиться равномерного прогрева всех отопительных батарей в каждом помещении. Потребитель в данном случае имеет возможность выбирать любые радиаторы для установки, согласно собственным предпочтениям и дизайна интерьера. Также снимаются ограничения и по монтажу батарей внутри стены или за декоративными панелями. Дополнительным преимуществом подобной схемы является и превосходная возможность по регулированию режимов функционирования в каждой точке теплоснабжения.

Ограничения! У двухтрубной системы водяного теплоснабжения подобных требований не существует: обладая вертикальными стояками с нижней либо верхней разводкой, она эффективно может использоваться как для одноэтажных домов, так и объектов, имеющих несколько этажей.

Подключение обогреваемого пола к естественно циркулирующему отоплению

• Монтаж такой схемы требует дополнительных затрат, чтобы обустроить безопасное использование комбинированного отопления. В некоторых случаях вода закипает, происходит разрушение труб, котла, приводящие к взрывам.
• Идеальное решение обустройства подогреваемого пола в доме – устройство системы, работающей в штатном режиме при отключении электричества.
• Для работы радиаторного отопления делают от котла трубопровод с уклоном, чтобы циркулировала вода, а для водяного пола требуется насос, перекачивающий теплоноситель.
• Здесь возникает опасность: при отключении электричества вода в котле греется, а насос не циркулирует – происходит авария. Чтобы такой ситуации не возникло, дополнительно устанавливают обратный клапан, открывающийся при отключении насоса.

Коллекторный шкаф

• Для снижения температуры воды на контур теплого пола устанавливают термостатический клапан, перекрывающий поток воды при повышении установленных параметров. Еще устанавливают клапаны обезвоздушивания. Все это монтируют в распределительный шкаф.
• Для слаженной одновременной работы систем отопления (теплый пол, радиаторы) используют две разные подсистемы с установкой коллекторов. Это дает возможность четче регулировать поток в каждом контуре. С помощью трехходового смесительного клапана  контролируется температура отдельно в радиаторах и теплом полу. Благодаря автоматике клапана температура воды соответствует потребностям каждой из  систем.

Однотрубные системы отопления с принудительной и естественной циркуляцией: основные отличия

Способ циркуляции горячей воды в системе определяет её тип: принудительный или естественный. Система отопления с принудительной циркуляцией работает за счет насоса, который устанавливается в обратной части магистрали перед входом в котел. Циркуляционный насос создает оптимальный уровень давления, благодаря которому температура горячей воды сохраняется на всех участках системы.

Отопление с естественной циркуляцией использует физические свойства воды. Горячая жидкость, имеющая меньшую массу и плотность, поднимается по трубам, попадая в радиаторы. В это время более тяжелая холодная вода попадает в котел, где снова нагревается. Преимуществом отопления с естественной циркуляцией является бесперебойная работа системы, не зависящая от подачи электричества.

Основным недостатком, в связи с которым тип отопления с естественной циркуляцией не получил широкого распространения, является ограниченность длины системы. Протяженность контура, при которой система будет работать оптимально, не должна превышать 30 метров. Установка системы с естественной циркуляцией возможна только при использовании маломощного котла, тяги которого будет хватать для отопления небольших помещений.

В системе с принудительной циркуляцией за движение теплоносителя по трубам отвечает насос, который устанавливается поблизости от котла

Применение естественной циркуляции в больших одноэтажных домах становится невозможным также по причине требования к уклону магистральной трубы. Минимальным уклоном является 3-5 градусов. Это значит, что на каждый метр трубы необходимо осуществить перепад высоты в 5-7 см.

Важно! В случае с принудительной циркуляцией уклон трубы будет гораздо меньшим. С помощью насоса горячая вода будет равномерно распределяться по системе, имеющей перепад высоты в пределах 0,5 см на каждый погонный метр трубы.

Помимо этого, принудительная циркуляция позволяет решить следующие вопросы:

• обеспечение полного контроля над рабочими процессами в системе отопления;
• применить более простую нижнюю разводку системы (при естественной циркуляции возможна только верхняя разводка);
• увеличить протяженность отопительного контура.

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией может быть переоборудована в сеть с принудительной подачей воды.

Как появляется циркуляционный напор?

Графическая схема возникновения циркуляционного напора. Нажмите для увеличения.

Циркуляционный напор зависит от:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Однотрубная система для дома: расчет диаметра труб

• Facebook
• Twitter
• Google+
• LiveJournal
• VKontakte
• Blogger

Однотрубная система отопления популярна, так как очень проста

• Отсутствие обратной магистрали: охлажденная обратка поступает обратно в нагревательный элемент по той же трубе.
• Радиаторы нижних этажей прогреваются хуже, т.к. поступающая вниз вода уже охладилась в радиаторах, расположенных выше. Поэтому чем дальше батарея от котла, тем большим количеством секций она должна обладать, чтобы обеспечивать равномерный нагрев всех помещений.
• Вода циркулирует по трубам, движимая разницей в температуре. На каждом радиаторе можно установить кран, который будет варьировать количество поступающей воды, отправляя остальную в другие радиаторы и регулируя обогрев помещения.
• Если вода поступает последовательно из одного радиатора в другой, охлаждаясь по пути, не стоит размещать на радиаторах запорные краны, т.к. это может привести в замедлению движения теплоносителя по трубам.

Системы отопления с естественной циркуляцией с последовательным подключением радиаторов монтируют, применяя верхнюю разводку. Соответственно, использовать одноконтурную схему можно только в доме с чердаком, где будет располагаться подающая магистраль. Несмотря на это, такая схема отопления с естественной циркуляцией пользуется популярностью, т.к. ее просто монтировать, а труб требуется меньше, чем для двухтрубной.

Технология монтажа самотечной системы отопления

1. Определение модели котла и его местоположения – это самое важное во всей самотечной системе отопления. Этот агрегат производит нагрев теплоносителя.
2. Теперь, согласно самотечной системе отопления, по схеме определяем расположение трубопровода. Существуют 2 типа прокладки труб – одинарный и двойной.
3. Выбираем радиаторы, которые будут располагаться в комнатах, подвале и на чердаке (при необходимости).
4. Не забываем о том, что так же необходимо подобрать расширительный бак.

В процессе монтажа трубопровода следует помнить о том, что создаваемая линия должна иметь определенный уклон. Этот показатель рассчитывают таким образом, чтобы каждый метр трубы наклонялся на 0,005 м. Направлять угол наклона следует в сторону нагревающего бака.

Для чего необходимо реализовывать данное требование?

• Наличие уклона трубы позволяет ускорить движение теплоносителя.
• Во время работы системы отопления данного типа возникают пузырьки воздуха. Для того чтобы устранить их из труб, делается наклон трубопровода. В этом случае в процессе нагревания воды, происходит расширение теплоносителя. И пузыри оказываются в открытом расширительном баке для отопления. Здесь предусмотрен их вывод в атмосферу.

Монтаж

Монтаж самотечной системы

• 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.

Расширительный бак для системы отопления дома

• 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.

Подключение к электропитанию

Работают циркуляционные насосы от сети 220 в. Подключение — стандартное, желательна отдельная линия электропитания с автоматом защиты. Для подключение требуются три провода — фаза, ноль и заземление.

Схема электрического подключения циркуляционного насоса

Само подключение к сети можно организовать при помощи трехконтактных розетки и вилки. Такой способ подключения используется, если насос идет с подключенным питающим проводом. Также можно подключить через клеммную колодку или напрямую кабелем к клеммам.

Клеммы располагаются под пластиковой крышкой. Ее снимаем, открутив несколько болтов, находим три разъема. Они обычно подписаны (нанесены пиктограммы N — нулевой провод, L — фаза, а «земля» имеет интернациональное обозначение), ошибиться трудно.

Куда подключать кабель электропитания

Так как от работоспособности циркуляционного насоса зависит вся система, имеет смысл сделать резервированное питание — поставить стабилизатор с подключенными аккумуляторами.

При такой системе электропитания все будет работать и несколько суток, так как сам насос и автоматика котла «тянут» электричества по максимуму 250-300 Вт. Но при организации надо все просчитать и подобрать емкость аккумуляторов. Недостаток такой системы — необходимость следить за тем, чтобы аккумуляторы не разряжались.

Как подключить циркуляционник к электричеству через стабилизатор

Виды водяных систем отопления

Перед тем как сделать отопление в частном доме, во избежание ошибок при монтаже, нужно понимать принцип его работы. Он основан на перемещении нагретой жидкости по трубам. На пути следования она отдает тепло в помещение. Система может быть устроена различной конфигурации. Рассмотрим подробно устройство каждой.

Организация системы отопления

Система водяная «Теплый пол»

Устройство теплого пола может быть выполнено как в качестве дополнения к батареям, так и самостоятельной.

Комбинированная система теплого пола с радиатором

Основное достоинство такой конфигурации – возможность установки различных температурных режимов для каждого этажа, так как холодный воздух поднимается, теплый остается внизу.

В системе можно понижать температуру до +55°С, что рекомендовано проектными нормативами. Трубная разводка устраивается по всей площади пола, это эффективно для равномерного прогрева комнаты.

К основным минусам теплых полов относят:

• сложность монтажа;
• возможность устройства только на этапе строительства;
• сложность во время проведения ремонта.

Подключение теплого полатеплый пол водяной

Плинтусные системы отопления

Они прекрасно заменяют привычные радиаторы и систему теплого пола. Трубы монтируют на уровне плинтусов, обогрев помещения происходит последовательно. Производители предлагают разнообразные оттенки труб для установки «под плинтус», можно подобрать цвет под интерьер или разнообразить его.

Монтаж плинтусной системытеплый плинтус водяной

Радиаторные

Радиаторы – это более привычная система. Производители выпускают интересные модели как по конфигурации, так и по выбрать вполне бюджетное изделие. В настоящее время радиаторы производят из:

• чугуна:
• стали;
• алюминия.

Алюминиевый радиатор в интерьере

Система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция теплоносителя возможна только в одноэтажных домах. Жидкость в горячем и охлажденном состоянии имеет разные плотности. На их разнице происходит движение потоков. Теплый теплоноситель поднимается, охлажденный – течет потоков непрерывное.

Основное достоинство системы – простой и доступный монтаж. Кроме того, система отопления может работать без насоса, что значительно экономит средства.

К недостаткам относят монтаж труб под определенным уклоном. Необходимо четко при установке придерживаться расчетных параметров. Кроме того, необходимо устанавливать расширительный бак на чердаке или кровле.

Сравнение систем с естественной и искусственной циркуляцией

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Принудительная передача теплоносителя происходит благодаря насосному оборудованию. Это более эффективная система, благодаря которой подогретая жидкость достигает самых удаленных точек. Это важно для 2-хи более этажных домов. Эффективность такой системы на треть выше, чем естественная.

К достоинствам можно отнести установку трубной системы без уклона, что значительно упрощает монтаж. Установка расширительных баков также не производится. Вместо них используют гидроаккумулирующие емкости.

К негативным особенностям системы относят необходимость установки арматуры на трубы. Она выступает для защиты от аварийных ситуаций, связанных с повышенным напором теплоносителя. Кроме того, нужно установить с двух сторон циркуляционного насосного оборудования предохранительные клапаны.

Схема подключения насоса

Важные моменты при осуществлении монтажа

Чтобы отопление с принудительной циркуляцией функционировало без проблем в течение длительного времени, необходимо выполнить грамотно монтаж важных узлов, от которых зависит эффективность всей системы.

Для увеличения продолжительности срока эксплуатации циркуляционного насоса его врезают в обратку. Объясняется это просто. По трубопроводу обратного хода вода движется в охлажденном виде, так как тепло уже отдано нагревательным приборам. В конструкции насоса производители используют манжеты и уплотнители, выполненные из резины, которая может поменять свойства, находясь под постоянным воздействием высоких температур. Охлажденный теплоноситель, поступающий в обратку, не оказывает существенного влияния на резиновые детали, что позволяет им дольше сохранять свои первоначальные свойства.

Для монтажа принудительной системы отопления можно использовать трубы, имеющие минимальную величину диаметра. При этом удается сократить себестоимость работ по устройству отопительной системы дома. Ведь сокращается объем теплоносителя, которым заполняется система. Это в свою очередь влияет на выбор расширительного бака подходящего объема и мощности приобретаемого отопительного котла.

В системах отопления с принудительной циркуляцией рекомендуется использовать современные отопительные котлы, в конструкции которых предусмотрено наличие автоматики. Эти устройства обеспечивают контроль и регулировку всех процессов с минимальным вмешательством человека в работу оборудования. Эффективнее расходуется топливо и регулируется температура внутри помещения при учете различных факторов, оказывающих влияние на ход процесса обогрева дома.

Материалы и комплектующие

Полимерные трубы и фитинги к ним

Вид и количество материалов, комплектующих и оборудования для двухтрубной отопительной системы, определяется на этапе проектирования.

Для монтажа отопительной двухтрубной системы необходимо приобрести:

• котел
• радиаторы
• расширительный бак
• трубы
• фитинги
• сгоны
• воздухоотводчики
• аварийный клапан
• циркуляционный насос (опционально)

Критерии выбора

Котел выбирают с учетом доступности и стоимости топлива, расчетной мощности системы, требований к уровню автоматизации. Наибольшей популярностью пользуются газовые и твердотопливные котлы.

Виды радиаторов

Радиаторы, представленные на рынке, изготавливаются из:

• чугуна
• алюминия
• стали
• меди
• сочетания стали (труба) и алюминия (оребрение)

При выборе радиатора обращают внимание на технические характеристики, долговечность и надежность прибора, удобство в монтаже, дизайн, принцип подключения. К примеру, из-за инертности чугунных батарей на них нет смысла устанавливать термостаты для регулировки микроклимата. Стальные и биметаллические радиаторы склонны к коррозии, и их лучше использовать в составе отопительных систем закрытого типа.

Полипропиленовые трубы

Для прокладки трубопровода используются трубы:

• стальные (из обычной или легированной нержавеющей стали)
• медные
• полипропиленовые, армированные стекловолокном или алюминиевой фольгой
• из сшитого полиэтилена
• металлопластиковые

При выборе учитывают долговечность, устойчивость к коррозии, пригодность к скрытой прокладке (под стяжкой), стоимость. Монтаж полимерных труб можно выполнить самостоятельно, а прокладка металлического трубопровода требует навыка работы со сварочным аппаратом (для крепления стальных элементов) или устройством для пайки меди. Фитинги должны соответствовать трубам.

Разбор аргументов «за» и «против»

Начнем с минусов. Помимо материалоемкости, которая сказывается на стоимости проекта, является необходимость установки коллекторного шкафа, для которого понадобится дополнительное место.

На этом недостатки лучевой системы заканчиваются, и начинается гряда достоинств:

• простое проектирование и монтаж, в рамках системы используются трубы одного диаметра;
• при скрытом монтаже в стенах и полу нет соединений;
• высокая скорость установки благодаря минимальному количеству соединений;
• расширение функциональности за счет монтажа запорной арматуры, датчиков, воздухотводчиков и термоголовок для автоматизации работы отопительной системы;
• регулировка температуры в каждом отдельном помещении, используя механические элементы или автоматику;
• возможность отсечь любой радиатор без остановки отопительного процесса;
• равномерный прогрев всех помещений.

Панель внешнего управления позволяет программировать работу отопления, включая автоматическую настройку в зависимости от погодных условий на улице. Благодаря установленным датчикам все жильцы могут задать любые комфортные для них параметры, находясь в конкретной комнате.

Лучевая система материально затратная в плане реализации, но опережает все остальные варианты в гибкости настроек и обеспечении эффективности всего отопления

Таким образом, лучевая схема разводки позволяет добиться высокой управляемости системой отопления и достичь оптимального расхода теплоносителя.

Порядок сборки

Монтаж систем отопления этого типа выполняется следующим образом:

• Устанавливается котел. На настоящий момент в загородных домах чаще всего используются газовые модели. Монтаж дымохода можно произвести самостоятельно. Для подключения котла к магистрали придется вызывать специалистов. Своими силами это делать запрещено нормативами.
• Подвешиваются радиаторы отопления. Лучше всего размещать их под окнами. Это обеспечит естественную циркуляцию воздуха в помещении. Расстояние от радиатора до стены должно быть не менее 2,5 см, до пола – 8 см.
• Монтируется магистраль (с соблюдением уклона).
• Подсоединяются радиаторы. В однотрубной системе используется нижнее подключение.
• Монтируется расширительный бак. Чаще всего его подсоединяют к отводящей магистрали. На трубе бачка устанавливается дополнительный отвод в канализацию.
• Магистраль с двух сторон присоединяется к патрубкам котла.
• Устанавливаются краны Маевского. Они необходимы для отвода воздуха из теплоносителя, к примеру, при опрессовке.
• Монтируется другая необходимая запорная арматура: дроссели, термоклапаны и т. д.
• В самой нижней точке магистрали врезается сливной кран.

Как видите, монтаж систем отопления с естественным током – дело не особенно сложное. Собрать подобную конструкцию, в особенности однотрубную, можно буквально за день.