Система отопления с естественной циркуляцией: 2 способа монтажа трубопроводов
Содержание
1 Принцип работы
2 Циркуляционный напор
3 Способы конструирования трубопроводов
3.1 Способ 1. Однотрубная гравитационная отопительная система
3.2 Способ 2. Двухтрубная самотечная сеть отопления
4 Выбор конструкции стояка
5 Преимущества и недостатки
6 Вывод
Независимо от типа используемого котла, для эффективного обогрева дома или квартиры нужно правильно организовать циркуляцию теплоносителя по установленным в жилище трубам и радиаторам. Наиболее эффективна и широко распространена гравитационная система. О принципах ее работы, существующих разновидностях, а также том, как сконструировать отопление с естественной циркуляцией своими руками пойдет речь ниже.
Самотечная система отопления – отличный вариант для небольших домов и дач
Принцип работы
Существует две основные схемы обустройства инженерных сетей отопления:
Система обогрева с принудительной циркуляцией. В этом случае используется насосное оборудование, благодаря которому и обеспечивается ток воды в нужном направлении. Недостатками подобного решения является шум, производимый электрическими устройствами, а также зависимость отопления от наличия электрической энергии.
Отопление дома с естественной циркуляцией. В этом случае ток воды от котла к радиаторам отопления и обратно обеспечивается изменением термодинамических характеристик жидкости.
Суть ее функционирования состоит в следующем: вода при нагревании расширяется, в результате чего ее плотность уменьшается, и жидкость как бы выталкивается в верхнюю часть отопительной системы. По мере остывания теплоноситель по уложенным наклонно трубам постепенно возвращается к котлу, после чего цикл возобновляется.
На фото – схема работы самотечной отопительной системы
Обратите внимание! Естественная циркуляция отопления возможна только при правильно смонтированных трубах и наличии расширительного бака. Последний необходим для удаления воздуха из радиаторов отопления и создания нужного давления в инженерной сети.
К недостаткам описываемой схемы следует отнести то, что система водяного отопления с естественной циркуляцией имеет немалую инерциональность и плохо подходит для нагрева помещений большой площади (100 кв. метров и выше) или домов с 5 и более комнатами.
Циркуляционный напор
Для того чтобы теплообмен, организованный посредством теплоносителя, был наиболее эффективен, необходимо правильно выполнить расчет системы отопления с естественной циркуляцией.
При этом важно учесть следующие показатели:
разница высот между расположением теплообменника котла и сливным отверстием самого нижнего радиатора отопления – чем больше это значение, тем лучше будет циркулировать жидкость;
температура, до которой разогревается вода в камере газового, электрического или твердотопливного котла – чем больше разница, тем эффективнее будет работать система;
высота установки радиаторов и угол наклона трубопроводов – чем этот показатель выше, тем более эффективно остывший теплоноситель будет преодолевать внутреннее сопротивление при обратном токе к котлу.
Расчет системы должен производиться опытным инженером или архитектором
Обратите внимание! Отопительный котел должен быть расположен ниже радиаторов отопления, иначе холодная вода не сможет достичь теплообменника. По этой причине индивидуальное отопление естественной циркуляцией не используется в городских квартирах, так как в них отсутствует место для монтажа нагревателя.
При конструировании любой отопительной системы необходимо также правильно рассчитать мощность центрального элемента – котла – который нагревает теплоноситель, подаваемый в радиаторы отопления.
Для этого применяется следующая формула:
W = Wуд * S / 10, где:
W – искомая мощность оборудования, кВт;
Wуд – коэффициент поправки на географический район (от 0,7 до 1,5 в зависимости от климатической зоны);
S – площадь отапливаемых помещений, кв.м.
Способы конструирования трубопроводов
Отопление частного дома с естественной циркуляцией может быть смонтировано по двум принципиально разным схемам.
Они отличаются такими особенностями:
методом стыковки радиаторов водяного отопления с магистральными трубами, подающими воду – существует однотрубная и двухтрубная схема (цена последнего варианта выше ввиду увеличенного расхода материалов, однако, он и более эффективен);
местом прокладки магистральных водяных трубопроводов – они могут находиться вверху (выше радиаторов) или внизу (вдоль пола);
схемой обустройства водяных труб – тупиковой (вода подается в каждый радиатор отдельно и удаляется из него таким же способом) либо попутной, когда теплоноситель, перетекая из верхней в нижнюю точку, проходит все радиаторы отопления;
расположением стояков – они могут быть закреплены горизонтально и вертикально.
При выборе принципиальной схемы монтажа отопления необходимо учитывать множество различных факторов
Способ 1. Однотрубная гравитационная отопительная система
Естественное отопление, выполненное по схеме с одной трубой, может иметь только верхнюю разводку магистральных каналов. В этом случае, как следует из названия, устанавливается подающая магистраль, куда и возвращается жидкость после перетекания через радиаторы отопления.
В этом случае естественный ток жидкости организуется благодаря разности ее температур и, как следствие, плотности.
Если гравитационная система отопления монтируется в двух- или трехэтажном доме, по мере повышения этажности нужно уменьшать площадь радиаторов отопления. В этом случае, несмотря на снижение температуры теплоносителя, прогрев будет равномерным.
Трубы в однотрубной системе отопления могут быть установлены двумя способами:
параллельный — часть воды поступает в радиатор, а остальной объем теплоносителя по магистральному каналу проходит дальше (преимущество подобного решения в том, что с помощью ручной или автоматической запорной арматуры можно ограничить объем горячей воды, подаваемой в отопительную панель, и, тем самым уменьшить температуру в комнате);
Параллельная схема отопления дома
проточный – в этом случае весь объем нагретой воды протекает через каждую отопительную панель в доме (вы не сможете регулировать объем подаваемой в радиатор воды, а также полностью перекрывать ее подачу, так как это приведет к нарушению работоспособности всей системы).
Проточная схема отопления коттеджа
Совет! Более оптимальной схемой можно считать параллельную. Она дает возможность регулировать температурный режим отдельно в каждом помещении. Так достигается экономия энергоносителя (газа, дизельного топлива и так далее) и создается более комфортный микроклимат в помещении.
Учитывая, что подача воды в однотрубной системе может осуществляться только по одному каналу, обустройство такого типа отопления возможно только в строениях, имеющих чердачный этаж, где и размещаются трубы с нагретой в котле водой.
К недостаткам однотрубной схемы можно отнести невозможность частичного запуска системы, к достоинствам – более низкую стоимость ввиду меньшего количества материалов и объема монтажных работ, а также эстетичность.
Способ 2. Двухтрубная самотечная сеть отопления
В этом случае необходим монтаж двух трубопроводов:
Входящего. Он доставляет к батареям разогретый теплоноситель. От котла протягивается труба, которая попадает в расширительный бак, необходимый для создания давления в магистрали. От него водяные магистрали идут к радиаторам отопления. Объем используемого расширительного бака зависит от размеров отопительной системы. В некоторых случаях это устройство должно быть оборудовано переливной трубой, удаляющей остатки жидкости.
Выходящего. По этому трубопроводу остывшая вода транспортируется к теплообменнику котла для нагревания. Холодная магистраль должна прокладываться по тем же помещениям, где монтировался подающий канал. Это более эффективная схема, так как дает возможность лучше контролировать температурный режим в комнатах. Ее недостатки – высокая стоимость монтажа и громоздкость.
Двухтрубная система отопления
Выбор конструкции стояка
Существует два основных варианта:
Вертикальный стояк. В этом случае все трубы от радиаторов отопления стыкуются с центральным элементом, проходящим через каждый этаж дома. К плюсам его использования можно отнести отсутствие риска образования воздушных пробок, к минусам – высокую стоимость (необходимо большее количество труб, соединяющих центральную трубу с радиаторами).
Схема отопления с вертикальными стояками
Горизонтальный стояк. Все отопительные панели на каждом этаже соединяются с одной подающей магистралью. Более экономный вариант. Однако, в этом случае необходимо дополнительно установить специальные воздушные клапаны, которые предотвратят «завоздушивание» отопительной сети, что сказывается на ее эффективности.
Схема отопления с горизонтальными стояками
Преимущества и недостатки
Использование системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя имеет множество плюсов, к главным из которых относятся:
несложный монтаж, запуск в эксплуатацию и техническое обслуживание;
максимальная эффективность – гравитационная отопительная сеть имеет высокий коэффициент полезного действия и дает возможность регулировать температурный режим каждого помещения в отдельности;
экономичность – самотечная отопительная сеть является одной из наименее затратных среди существующих систем отопления дома (если принять меры к уменьшению теплопроводности стен, пола и крыши);
бесшумность – отсутствие работающего электрического оборудования минимизирует шум, сопровождающий работу климатической системы;
энергонезависимость – запущенная в эксплуатацию гравитационная сеть отопления будет работать и в случае временного прекращения подачи электроэнергии, которая иначе понадобилась бы для питания насосов;
длительный срок службы – при правильном монтаже и надлежащем обслуживании отопительное оборудование проработает более 35 лет без необходимости капитальной реконструкции.
Гравитационная система отопления – гарантия тепла и уюта в доме
Основным минусом отопления с естественной циркуляцией является невозможность его использования для больших по площади зданий. Из-за малого напора жидкости, протяженность горизонтальных участков трубопроводов не должна превышать 30-35 метров, иначе эффективность системы значительной снизится.
Кроме того, необходимо наличие технического этажа в верхней части здания, где монтируется расширительная емкость.
Также ввиду малой инерционности рекомендуется избегать прокладки труб в неотапливаемых помещениях, так как существует риск замерзания теплоносителя и, как следствие, нарушения целостности трубопроводов.
Вывод
Система с естественной циркуляцией – едва ли не лучшее решение для обустройства отопления небольшого загородного дома. Однако она абсолютно не подойдет для городской квартиры, дачи, где не предполагается круглогодичное проживание людей и коттеджа площадью более 100 кв. метров. В этом случае лучше остановиться на других способах обогрева, о которых рассказывает видео, приведенное ниже.
