Схема отопления с естественной циркуляцией частного дома: ее особенности, достоинства и недостатки

Система отопления частного дома с естественной циркуляцией

Здесь вы узнаете:

При создании отопительной системы необходимо определиться с типом циркуляции. Она может быть естественной или принудительной (с использованием циркуляционного насоса). У каждый схемы есть свои достоинства и недостатки, которые нужно учитывать при проектировке отопительной системы и ее монтаже. Что представляет собой схема отопления частого дома с естественной циркуляцией и как вообще работает данная система отопления? Об этом вы узнаете из нашего обзора.

Принцип работы

В целом принцип работы отопления с естественной циркуляцией достаточно простой:

  • Отопительный котел нагревает теплоноситель;
  • Под действием гидростатического давления теплоноситель перемещается по системе и нагревает батареи отопления;
  • Остывший теплоноситель поступает обратно в котел.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Теплоноситель в отопительной системе течет самотеком, без помощи циркуляционного насоса. Благодаря этому система получается простой в монтаже и дешевой в обслуживании. Нагревающаяся в котле вода (она чаще всего выступает теплоносителем) двигается от котла вверх по отводящей трубе – это происходит из-за изменения ее плотности и объема. Снизу ее как-бы подталкивает холодная вода.

Поднявшись по трубе вверх, теплоноситель поступает в горизонтальные разводы, откуда направляется в батареи. По мере своего движения от постепенно отдает тепло самим трубам и батареям. Остывшая вода становится более плотной, поэтому она имеет свойство опускаться вниз. Далее она поступает в котел, выталкивая из него уже нагревшийся теплоноситель. Тем самым достигается естественная циркуляция, не требующая применения насоса.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией включает в себя следующие элементы:

  • Отопительный котел;
  • Горизонтальные и вертикальные трубы;
  • Батареи отопления;
  • Расширительный бачок.

Здесь мы видим предельную простоту всей системы, что уменьшает нагрузку на ее обслуживание.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя в двухэтажных домах.

Отопительные системы с естественной циркуляцией чаще всего монтируются в частных домах. Максимальная высота построек – не более двух этажей. Только в этом случае можно рассчитывать на нормальную работу отопления. Также нужно учитывать некоторые другие ограничения, о чем пойдет речь в нашем обзоре.

Преимущества и недостатки

Описывая отопление с естественной циркуляцией, нельзя пройти мимо описания ключевых достоинств и недостатков. Начнем, как обычно, с положительных черт.

Достоинства естественной циркуляции:

  • Отсутствие дорогостоящего циркуляционного насоса, благодаря чему уменьшается стоимость системы отопления;
  • Отсутствие лишних шумов – несмотря на малошумность, циркуляционные насосы создают тихий гул. Днем его практически не слышно из-за окружающего нас шума. Ночью его гудение становится слышимым, что доставляет некоторым людям дискомфорт – не спасает даже понижение скорости вращения. В отдельных точках домовладения гул может усиливаться;
  • Дополнительные расходы в случае выхода насоса из строя – хорошие насосы стоят достаточно дорого;
  • Минимум поломок – кроме отопительного котла здесь просто нечему ломаться. А протечки, при грамотном монтаже, настолько редкие, легко устранить своими руками;
  • Отсутствие затрат на электроэнергию – работа насоса вызывает дополнительные расходы на оплату электричества;
  • Энергонезависимость отопительной системы – она может быть смонтирована в доме без электрификации (при условии использования энергонезависимого отопительного котла).
  • Невозможно отапливать многоэтажные здания – так как отопительная система получится очень большой, а напор в ней очень слабый, то циркуляции теплоносителя не будет. Следовательно, для обогрева больших построек необходима принудительная циркуляция теплоносителя с использованием циркуляционного насоса. Это актуально и для отопления 2-х этажных частных домов больших размеров;
  • Ограниченная длина отопительной системы – максимальная длина горизонтальных участков не должна превышать 30 метров. В противном случае естественная циркуляция будет невозможной. Следовательно, здесь опять же необходим циркуляционный насос;
  • Необходимость соблюдать уклоны труб – они хоть и небольшие, но иногда они бывают заметными. Если бы в доме прокладывалась система отопления с принудительной циркуляцией, уклоны были бы не нужны;
  • Длительный прогрев больших домов – за счет слабого давления, тепло на начальном этапе распространяется с трудом. Но после нагрева системы ситуация улучшается, обогрев становится равномерным.

Конечно же, большинство недостатков связано с невозможностью обогрева крупногабаритных домов. Если же ваше домовладение отличается небольшой площадью, то недостатками можно пренебречь.

Особенности монтажа

В отопительных системах с естественной циркуляцией обязательно должен соблюдаться уклон труб, а расширительный бачок должен распологаться в самой верхней точке.

Если мы взглянем на самую простую схему отопления частного дома с естественной циркуляцией, то мы отметим необходимость соблюдения правил по прокладке. Выходящая из котла труба с горячим теплоносителем обязательно поднимается вверх, к потолку. Здесь же, в самой верхней точке, располагается расширительный бачок (с отводом излишков воды). Его наличие строго обязательно, так как нагретый теплоноситель всегда расширяется в объеме. Емкость бачка составляет 20-30 литров.

После подъема вверх теплоноситель отправляется в горизонтальные участки. И здесь нужно соблюдать определенный угол уклона. То есть труба с горячим теплоносителем монтируется с уклоном сверху вниз, по мере удаления от верхней точки. Тем самым обеспечивается более эффективная циркуляция воды. То же самое относится и к обратным участкам – здесь угол должен быть таким, чтобы теплоноситель тек из самой дальней точки к котлу сверху вниз (делается уклон в сторону котла).

Система отопления с естественной циркуляцией может быть однотрубной или двухтрубной:

  • При монтаже однотрубной системы теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам и возвращается по обратному водопроводу практически напрямую;
  • Двухтрубная система подразумевает создание индивидуальных подводов к каждой батарее и индивидуальных отводов в нижнюю трубу.

Применение двухтрубной системы позволяет рассчитывать на более равномерный прогрев здания. Также нужно обратить внимание на тот факт, что горизонтальная длина всей системы не должна превышать 30 метров, а возвратная труба должна идти параллельно горячей трубе.

При самотоятельном монтаже отопления с естественной циркуляцией уделяется внимание изгибам, влияющим на гидравлическое сопротивление. Крайне желательно, чтобы трубы шли по помещениям прямо, без лишних изгибов. Также нежелательно использовать арматуру и краны, применять трубы небольшого диаметра – для подобных систем желательно приобрести нормальные металлические трубы подходящего размера. Если диаметр будет мал, это окажет сопротивление и без того слабому напору теплоносителя.

В заключение расскажем о еще одной особенности расположения элементов системы отопления с естественной циркуляцией. Дело в том, чтоб отопительный котел должен располагаться ниже, чем любое другое оборудование (здесь имеются ввиду батареи и радиаторы). Поэтому для этих целей необходимы напольные котлы. Оптимальное размещение – в котельной с более низкими, чем во всем доме, полами. Тем самым улучшается прохождение теплоносителя по всей отопительной системе. Соблюдая вышеописанные правила, вы построите отличное отопление с высокой эффективностью работы.

Система отопления с естественной циркуляцией: распространенные схемы водяных контуров

Сооружение автономной сети отопления гравитационного типа выбирают, если нецелесообразно, а иногда и невозможно установить циркуляционный насос или подключиться к централизованному электроснабжению.

Такая система обходится дешевле в обустройстве и полностью независима от электричества. Однако ее работоспособность во многом зависит от точности проектирования.

Чтобы система отопления с естественной циркуляцией функционировала бесперебойно, необходимо рассчитать ее параметры, правильно установить компоненты и обоснованно выбрать схему водяного контура. Мы поможем в решении этих вопросов.

Мы описали главные принципы работы гравитационной системы, привели советы по выбору трубопровода, обозначили правила сборки контура и размещения рабочих узлов. Отдельное внимание мы уделили особенностям проектирования и функционирования одно- и двухтрубной схемам отопления.

Принципы процесса естественной циркуляции

Процесс движения воды в контуре отопления без применения циркуляционного насоса происходит в силу естественных физических законов.

Понимание природы этих процессов позволит грамотно разработать проект системы отопления для типовых и нестандартных случаев.

Максимальная разность гидростатического давления

Основное физическое свойство любого теплоносителя (воды или антифриза), которое способствует его движению по контуру при естественной циркуляции – уменьшение плотности при увеличении температуры.

Плотность горячей воды меньше, чем холодной и поэтому возникает разница в гидростатическом давлении теплого и холодного столба жидкости. Холодная вода, стекая к теплообменнику, вытесняет горячую вверх по трубе.

Отопительный контур дома можно условно разделить на несколько фрагментов. По “горячим” фрагментам вода направляется вверх, а по “холодным” – вниз. Границами фрагментов являются верхняя и нижняя точка системы отопления.

Главной задачей при моделировании системы с естественной циркуляциейводы является достижение максимально возможной разницы между давлением столба жидкости в “горячем” и “холодном” фрагментах.

Классическим для естественной циркуляции элементом водяного контура является коллектор разгона (главный стояк) – вертикальная труба, направленная вверх от теплообменника.

Коллектор разгона должен иметь максимальную температуру, поэтому его утепляют на всей протяженности. Хотя, если высота коллектора не велика (как для одноэтажных домов), то можно не проводить утепление, так как вода в нем не успеет остыть.

Обычно систему проектируют таким образом, чтобы верхняя точка коллектора разгона совпадала с верхней точкой всего контура. Там устанавливают выход на бак-расширитель открытого типа или клапан для отвода воздуха, если используют мембранный бак.

Тогда длина “горячего” фрагмента контура является минимально возможной, что приводит к уменьшению теплопотерь на этом участке.

Также желательно, чтобы “горячий” фрагмент контура не сочетался с длительным участком, транспортирующим остывший теплоноситель. В идеале нижняя точка водяного контура совпадает с нижней точкой теплообменника, помещенного в устройство нагрева.

Для “холодного” сегмента водяного контура тоже есть свои правила, увеличивающие давление жидкости:

  • чем больше теплопотери на “холодном” участке отопительной сети, тем ниже температура воды и больше ее плотность, поэтому функционирование систем с естественной циркуляцией возможно только при значительной теплоотдаче;
  • чем больше расстояние от нижней точки контура к подключению радиаторов, тем больше участок столба воды с минимальной температурой и максимальной плотностью.

Чтобы обеспечить выполнение последнего правила, часто печь или котел устанавливают в самой нижней точке дома, например, в подвале. Таким размещением котла обеспечивают максимально возможное расстояние между нижним уровнем радиаторов и точкой входа воды в теплообменник.

Однако высота между нижней и верхней точками водяного контура при естественной циркуляции не должна быть слишком большой (на практике не более 10 метров). Печь или котел, нагревают только теплообменник и нижнюю часть коллектора разгона.

Если этот фрагмент незначителен относительно всей высоты водяного контура, то падение давления в “горячем” фрагменте контура будет несущественным и процесс циркуляции не будет запущен.

Минимизация сопротивления движению воды

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

Во-первых, чем быстрее скорость, тем быстрее будет происходить передача тепла по системе “котел – теплообменник – водяной контур – радиаторы отопления – помещение”.

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

В системах отопления с принудительной циркуляцией скорость движения воды в основном зависит от параметров циркуляционного насоса.

При водяном отоплении с естественной циркуляцией скорость зависит от следующих факторов:

  • разницы давления между фрагментами контура в нижней его точке;
  • гидродинамического сопротивления отопительной системы.

Способы обеспечения максимальной разницы давления были рассмотрены выше. Гидродинамическое сопротивление реальной системы не поддается точному расчету по причине сложной математической модели и большого числа входящих данных, точность которых трудно гарантировать.

Тем не менее, существуют общие правила, соблюдение которых позволит уменьшить сопротивление отопительного контура.

Читайте также:  Газовые котлы отопления Вайлант: подробная характеристика продукции

Основным причинами снижения скорости движения воды являются сопротивление стенок труб и присутствие сужений из-за наличия фитингов или запорной арматуры. При небольшой скорости потока сопротивление стенок практически отсутствует.

Исключение составляют длинные и тонкие трубы, характерные для отопления с помощью теплого пола. Как правило, для него выделяют отдельные контуры с принудительной циркуляцией.

При выборе типов труб для контура с естественной циркуляцией придется учитывать наличие технических сужений при монтаже системы. Поэтому металлопластиковые трубы использовать при естественной циркуляции воды нежелательно по причине соединения их фитингами, со значительно меньшим внутренним диаметром.

Правила выбора и монтажа труб

Выбор между стальными или полипропиленовыми трубами при любой циркуляции происходит по критерию возможности их использования для горячей воды, а также с позиций цены, легкости монтажа и срока эксплуатации.

Стояк подачи монтируют из металлической трубы, так как через него проходит вода самой высокой температуры, а в случае печного отопления или неисправности теплообменника возможен вариант прохождения пара.

При естественной циркуляции необходимо использовать диаметр труб несколько больший, чем в случае применения циркуляционного насоса. Обычно, для обогрева помещений до 200 кв. м, диаметр коллектора разгона и трубы на входе обратки в теплообменник равен 2 дюймам.

Это вызвано меньшей скоростью воды по сравнению с вариантом принудительной циркуляции, что приводит к следующим проблемам:

  • снижение объема переносимого тепла за единицу времени от источника к обогреваемому помещению;
  • появление засоров или воздушных пробок, с которыми не сможет справиться небольшого напор.

Особенное внимание при использовании естественной циркуляции с нижней схемой подвода подачи необходимо уделить проблеме удаления воздуха из системы. Он не может полностью отводиться из теплоносителя через расширительный бак, т.к. закипающая вода поступает сперва в приборы по магистрали, расположенной ниже чем они сами.

При принудительной циркуляции напор воды сгоняет воздух к установленному в наивысшей точке системы воздухосборнику – устройству с автоматическим, ручным или полуавтоматическим управлением. С помощью кранов Маевского в основном производится регулировка теплоотдачи.

В гравитационных отопительных сетях с подачей, расположенной ниже приборов, краны Маевского применяются непосредственно для стравливания воздуха.

Воздух также может отводиться с помощью воздухоотводчиков, установленных на каждом стояке или на воздушной линии, проложенной параллельно магистралям системы. Из-за внушительного количества устройств для отвода воздуха гравитационные схемы с нижней разводкой применяются крайне редко.

При слабом напоре небольшая воздушная пробка способна полностью остановить систему обогрева. Так, согласно СНиП 41-01-2003 не допускается прокладывать без уклона трубопроводы систем отопления при скорости движения воды менее 0,25 м/с.

При естественной циркуляции такие скорости недостижимы. Поэтому кроме увеличения диаметра труб необходимо соблюдать постоянные уклоны для вывода воздуха из системы отопления. Уклон проектируют из расчета 2- 3 мм на 1 метр, в квартирных сетях наклон достигает 5 мм на погонный метр горизонтальной линии.

Уклон подачи делают по ходу движения воды, чтобы воздух двигался к баку-расширителю или системе, стравливающей воздух, расположенной в верхней точке контура. Хотя можно сделать и контр-уклон, но в этом случае необходимо дополнительно установить клапан для отвода воздуха.

Уклон магистрали обратки делают, как правило, по ходу движения охлажденной воды. Тогда нижняя точка контура будет совпадать с входом обратной трубы в теплогенератор.

При установке теплого пола небольшой площади в контуре с естественной циркуляцией необходимо не допустить попадания воздуха в узкие и горизонтально расположенные трубы этой обогревательной системы. Необходимо поставить устройство удаления воздуха перед теплым полом.

Однотрубные и двухтрубные схемы отопления

При разработке схемы отопления дома с естественной циркуляцией воды возможно проектирование как одного, так и нескольких отдельных контуров. Они могут существенно отличаться друг от друга. Вне зависимости от длины, количества радиаторов и других параметров, их выполняют по однотрубной или двухтрубной схеме.

Контур с использованием одной магистрали

Систему отопления с использованием одной и той же трубы для последовательного подвода воды к радиаторам называют однотрубной. Самым простым однотрубным вариантом является отопление металлическими трубами без использования радиаторов.

Это наиболее дешевый и наименее проблемный способ решения обогрева дома при выборе в пользу естественной циркуляции теплоносителя. Единственный значимый минус – внешний вид громоздких труб.

При самом экономном варианте однотрубной схемы с радиаторами отопления, горячая вода последовательно протекает через каждое устройство. Здесь необходимо минимальное количество труб и запорной арматуры.

По мере прохождения теплоноситель остывает, поэтому последующие радиаторы получают воду более холодную, что необходимо учитывать при расчете количества секций.

Самым эффективным способом подключения приборов отопления к однотрубной сети считается диагональный вариант.

Согласно этой схеме контуров отопления с естественным типом циркуляции горячая вода поступает в радиатор сверху, после охлаждения отводится через расположенный внизу патрубок. При прохождении подобным образом нагретая вода отдает максимальное количество тепла.

При нижнем подключении к батарее как входного патрубка, так и выходного, теплоотдача существенно уменьшается, потому что нагретому теплоносителю надо пройти максимально длинный путь. Из-за значительного остывания в подобных схемах не используются батареи с большим количеством секций.

Отопительные контуры с подобным подключением радиаторов получили название “Ленинградка“. Несмотря на отмеченные потери тепла, им отдают предпочтение в обустройстве систем квартирного отопления, что обусловлено более эстетичным видом прокладки трубопровода.

Существенным недостатком однотрубных сетей является невозможность отключить одну из секций отопления без прекращения циркуляции воды по всему контуру.

Поэтому обычно применяют модернизацию классической схемы с установкой “байпаса” для обхода радиатора с помощью ответвления с двумя шаровыми кранами или трехходовым краном. Это позволяет регулировать подачу воды к радиатору, вплоть до полного его отключения.

Для двух и более этажных строений применяют варианты однотрубной схемы с вертикальными стояками. В этом случае распределение горячей воды более равномерное, чем при горизонтальных стояках. К тому же вертикальные стояки менее протяженные и лучше вписываются в интерьер дома.

Вариант с применением обратной трубы

Когда одну трубу используют для подачи горячей воды к радиаторам, а вторую – для отвода охлажденной к котлу или печи, такую схему отопления называют двухтрубной. Подобную систему при наличии радиаторов отопления используют чаще, чем однотрубную.

Она более дорогая, так как требует монтажа дополнительной трубы, но имеет ряд значимых преимуществ:

  • более равномерное распределение температуры подаваемого к радиаторам теплоносителя;
  • проще выполнить расчет зависимости параметров радиаторов от площади отапливаемого помещения и необходимых значениях температуры;
  • эффективней регулировка подачи тепла к каждому радиатору.

В зависимости от направления движения охлажденной воды относительно горячей, двухтрубные системы подразделяют на попутные и тупиковые. В попутных схемах движение охлажденной воды происходит в том же направлении, что и горячей, поэтому длина цикла для всего контура совпадает.

В тупиковых схемах, охлажденная вода движется навстречу горячей, поэтому для разных радиаторов длины циклов оборота теплоносителя отличаются. Так как скорость в системе небольшая, то и время нагрева может существенно отличаться. Те радиаторы, у которых длина цикла круговорота воды меньше, будут нагреты быстрее.

Существует два типа расположения подводки относительно радиаторов отопления: верхняя и нижняя. При верхней подводке труба, подающая горячую воду, располагается выше радиаторов отопления, а при нижней подводке – ниже.

При нижней подводке возможно удаление воздуха через радиаторы и отсутствует необходимость проведения труб поверху, что хорошо с позиции дизайна помещения.

Однако без коллектора разгона перепад давления будет гораздо меньше, чем при использовании верхней подводки. Поэтому нижнюю подводку при отоплении помещений по принципу естественной циркуляции практически не применяют.

Выводы и полезное видео по теме

Организация однотрубной схема на основе электрокотла для небольшого дома:

Работа двухтрубной системы для одноэтажного деревянного дома на основе твердотопливного котла длительного горения:

Использование естественной циркуляции при движении воды в отопительном контуре требует точных расчетов и технически грамотного выполнения монтажных работ. При выполнении этих условий система отопления будет качественно нагревать помещения частного дома и избавит хозяев от шума насоса и зависимости от электроэнергии.

Если возникли вопросы по теме или есть желание поделиться личным опытом по организации и эксплуатации отопительной системы гравитационного типа, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для обратной связи расположен ниже.

Особенности систем отопления с естественной циркуляцией

Перед тем, как заняться монтажом системы отопления, собственник сталкивается с выбором способа циркуляции воды в системе. Это будет естественная или принудительная циркуляция.
Естественная циркуляция в отопительной системе наиболее распространена в наши дни. Что же такое система отопления с естественной циркуляцией? Это отопительная система, в которой вода циркулирует естественным образом по законам физики. При этом для такой системы не нужно электричество или какие-либо дополнительные приспособления.

Главная особенность такой системы — вода по системе циркулирует без помощи насоса, самотеком.

Естественная циркуляция отопления

Плюсы и минусы

Система с естественной циркуляцией имеет преимущества перед системой с принудительной циркуляцией:

  • полная независимость от электричества;
  • простота обслуживания и осуществления ремонтных работ;
  • при аккуратной эксплуатации срок службы порядка 40 лет;
  • не требуют дополнительных источников для работы, циркуляция осуществляется за счет физических законов.

Основные недостатки системы с естественной циркуляцией:

  • низкое циркуляционное давление воды, поэтому радиус действия таких систем лишь 30 м от отопительного прибора;
  • если при монтаже не будет соблюден определенный угол наклона, могут начать появляться воздушные пробки;
  • долгий прогрев системы при первом включении, воздух в помещении будет при этом медленно прогреваться;
  • разводка труб должна быть только открытой;
  • необходимо следить, чтобы вода всегда была в расширительном баке, при снижении уровня ниже критического возможно закипание отопительного прибора, система перестанет функционировать.

Разновидности системы отопления с естественной циркуляцией

Существует два вида таких систем:

Однотрубная отопительная система – система без обратной циркуляции, вода циркулирует с помощью подающей трубы. Малоэффективна, так как вода от отопительного прибора в течение долгого времени проходит по всем радиаторам. До последнего радиатора она доходит наполовину охлажденной. Такая система применяется реже, чем двухтрубная.

Двухтрубная система отопления – система, в которой подача и отвод воды осуществляется по двум разным трубам. Подающая труба – по ней вода от отопительного прибора поступает к радиаторам. Обратная труба – труба, по которой вода возвращается обратно к отопительному прибору.

Двухтрубная система отопления может быть:

  • с верхней разводкой – трубы монтируются выше радиаторов, при этом вода поступает от котла к радиаторам по стоякам, проходит внутри радиаторов и поступает обратно к котлу через нижние трубы. Обычно котел устанавливают в самой нижней точке системы, см на 30 ниже уровня пола, а в идеале – в подвальном помещении;
  • с нижней разводкой – подающая и отводящая трубы расположены ниже уровня радиатора. Подача воды от котла осуществляется снизу. Такая разводка более эффективна по сравнению с верхней разводкой, так как уменьшается потеря тепла при циркуляции.

Преимущества двухтрубной системы:

  • высокий КПД;
  • идеальна для двухэтажного дома;
  • экономия теплоносителя.

По многим показателям двухтрубная система отопления лучше однотрубной. Единственный недостаток – при монтаже такой системы уйдет в два раза больше труб, что отразится на стоимости работ.

Как осуществить монтаж системы отопления с естественной циркуляцией

При монтаже систем с естественной циркуляцией самое важное – соблюдать угол наклона. Он должен быть в пределах 3-5°, причем под наклоном делают как подающие, так и обратные трубы.

Читайте также:  Завоздушивание системы отопления: как быстро и просто удалить пробку

Какие трубы лучше выбрать

Система с естественной циркуляцией проектируется в частных домах, поэтому трубы можно выбирать из любого материала, исходя из материального положения. Преимущественно это трубы для отопления из полипропилена, металлопластика, металла или меди. В отличие от центрального отопления, в котором особо нет выбора материалов для труб, здесь фантазия владельцев может разгуляться по полной.

Так как вода циркулирует по системе естественным путем, трубы небольшого диаметра сразу отпадают. Оптимальный диаметр для стояков – 40 мм, для подводки к радиаторам – 20-24 мм. Некоторые даже делают подводку такого же диаметра, что и стояки. Это увеличит скорость течения воды и повысит КПД системы. Для труб с тонкими стенками допускается применение диаметра 32 мм.

Установка котла

Для естественной циркуляции котел должен устанавливаться ниже уровня пола. Лучше всего устанавливать котел в подвале, но не всегда есть такая возможность. Поэтому чаще всего делают нишу в полу, утапливая котел на 25-30 см вниз. Так обеспечивается хорошая циркуляция за счет того, что вода по обратным трубам стекает в самую нижнюю точку системы.

При покупке котла нужно рассчитывать суммарную мощность, прибавив процентов 10 на запас прочности. Если мощности котла не хватает, то он будет воздушить всю систему. Обычно котлы выбирают по отапливаемой площади. На 10 кв. м отапливаемой площади приходится 1 кВт мощности котла. Учитывайте не только жилую площадь – даже там, где нет радиаторов, воздух будет нагреваться за счет остальных помещений. Поэтому нужно учитывать общую площадь квартиры.

Установка радиаторов

Радиаторы должны быть установлены до начала монтажа труб.

  • Для оптимальной циркуляции каждый радиатор должен быть размещен на том же уровне, что и остальные.
  • Нельзя прижимать радиатор к стене и ставить на пол.
  • Для монтажа радиатора используются специальные крепления.
  • На каждом радиаторе устанавливается воздушник или кран, перед радиатором – запорный кран на случай аварийного отключения.
  • Радиаторы должны быть ниже подающей, но выше обратной трубы.

Первый запуск системы

Перед тем, как запустить систему в работу, ее необходимо заполнить водой. Делается это с помощью крана подпитки, подключенного к водопроводу. При заполнении системы не нужно делать напор максимальным, тогда в систему попадет много воздуха. Лучше немного подождать, когда система заполнится с помощью небольшого напора воды. После того, как система будет полностью заполнена, необходимо выждать некоторое время для выхода лишнего воздуха. После этого можно зажечь котел. В процессе работы оставшийся воздух соберется и выйдет к расширительному бачку.

Если система отопления не запускается

В этом случае вам следует осмотреть все трубы и радиаторы на предмет герметизации и угла наклона. Может быть, причина в воздушных пробках, тогда их нужно удалить:

  • открыть краны или воздушники на радиаторах;
  • включить подпитку слабым напором;
  • прогнать воздух по системе путем слива и подпитки одновременно.

Иногда бывает так, что забиваются радиаторы. Придется снять каждый радиатор и промыть. Если ничего не помогло – причина может быть в самом котле, в его малой мощности или неисправности.

Система отопления с естественной циркуляцией не пригодна для больших домов. Оптимальная площадь для отопления – до 150 кв. м. При монтаже системы необходимо строго соблюдать угол наклона труб для ее правильного функционирования. Тем не менее, она все еще популярна.

Правильный расчет системы отопления с естественной циркуляцией

Автономная система отопления дома может выполняется с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

При принудительном способе вода в трубах двигается под воздействием насоса, при естественном – циркуляция осуществляется благодаря разнице в весе между горячей и охлажденной водой.

Нагретая в котле вода расширяется, ее удельный вес уменьшается, теплоноситель поднимается по стояку вверх, далее двигается по горизонтальной трубе, проложенной с уклоном, попадает в стояк и проходит через радиаторы отопления, где охлаждается.

Охлажденная вода становится тяжелее и опускается вниз к котлу.

Система отопления с естественной вентиляцией проще монтируется, дольше служит, работает устойчиво, а благодаря отсутствию насоса – бесшумна и независима от наличия электроэнергии.

Недостатками данной системы являются:

  • ограничения в объеме отапливаемых помещений
  • замедленное включение в работу
  • необходимость прокладки труб большего диаметра, что повышает расход материалов
  • опасность замерзания труб в неотапливаемых помещениях из-за низкой скорости движения теплоносителя.

Помимо естественной циркуляции, существуют системы отопления с принудительной циркуляцией. Узнайте в чем отличие

Здесь вы узнаете какие системы отопления применяют в двухэтажных домах

Однотрубные системы

Однотрубные системы отопления, в отличии от двухтрубных систем отопления с естественной циркуляцией проще и дешевле монтируются, требуют меньше труб, поэтому разводка не портит интерьер помещения.

Монтаж осуществляется по схеме с верхней разводкой (как правило, по чердаку). Далее вода по стояку последовательно поступает в радиаторы отопления верхних и нижних этажей.

В отопительные приборы нижних этажей поступает вода меньшей температуры.

Чтобы обеспечить равномерное отопление помещений, на верхних этажах параллельно батареям отопления устанавливаются байпасы – отрезки труб с регулирующей арматурой, а на нижних – радиаторы с большим количеством секций.

Традиционно вентили устанавливаются как на байпасе, так и на входе в радиатор. Сейчас используют трехходовые краны, устанавливаемые в точке соединения подводящей трубы с перемычкой.

Применение современных контроллеров позволяет автоматизировать процесс управления краном.

К монтажу однотрубных систем отопления с естественной циркуляцией предъявляются повышенные требования, так как несоблюдение правил может привести к уменьшению скорости движения теплоносителя или отсутствию его циркуляции.

Необходимо прокладывать трубы, строго выдерживая угол наклона, выполнять разводку с минимумом поворотов, создающих сопротивление потоку теплоносителя, использовать трубы проектного сечения.

Более подробно про однотрубную система отопления частного дома вы узнаете из статьи.

Дровяные котлы, несмотря на все блага цивилизации, всё ещё в ходу. О всех достоинствах прочитайте в нашей статье по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/kotel/drovyanoj-kotel-dlya-doma.html

Расчет системы

Расчет системы водяного отопления с естественной циркуляцией достаточно сложен и включает:

  • определение мощности котла
  • приборов отопления
  • выбор диаметра труб

Полный расчет мощности котла основан на подсчете потерь тепла через крышу, полы, стены и проемы здания в зависимости от их площади, материала изготовления и разницы температур в доме и на улице.

Упрощенный расчет можно выполнить по формуле:

  • Wк – мощность котла (кВт)
  • Wуд – удельная мощность на 10 кв. метров дома (кВт)
  • S – общая площадь дома (кв. м.).

Удельная мощность зависит от климатической зоны и составляет:

  • для подмосковья 1,2 – 1,5 кВт
  • для северных районов – 1,5 – 2 кВт
  • для южных – 0,7 – 0,9 кВт.

Система отопления заполняется водой исходя из соотношения: не менее 15 литров на киловатт мощности котла.

Мощность радиаторов можно определить по той же формуле, подставив в нее величины площадей отапливаемых комнат или исходя из объема помещений – на отопление одного кубометра комнаты требуется около 40 ватт мощности.

Мощность радиаторов, расположенных на первом этаже увеличивают на 15 – 20%.

Расчет диаметра труб производится следующим образом:

  1. На основании перепадов высот и длин труб, разницы температур теплоносителя на входе и выходе котла определяется циркуляционное давление.
  2. Затем вычисляют потери давления на линейных участках трубопровода, поворотах и в отопительных приборах для определенного диаметра труб.
  3. Если потери превышают величину циркуляционного давления, выбирают трубы большего диаметра и повторяют расчет.

Методика расчета описана в многостраничных методических указаниях и вряд ли по силам человеку без специального образования, но выход есть.

Программы расчета систем отопления можно найти в интернете. Введя в программу свои исходные данные можно получить вполне приемлемые результаты. Это относится как к расчету мощности, так и к определению диаметров труб.

От правильности выбора схемы отопления, мощности котла и радиаторов, диаметра труб во многом зависит эффективность работы всей системы.

Лучше потратить время на расчеты или поручить их специалистам, чем жить в холодном доме или тратить силы и деньги на устранение допущенных ошибок.

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

  • 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.

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 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.

Читайте также:  Котел для водяного отопления: обзор 6 популярных вариантов

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:

  1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
  2. 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

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

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.

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.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

    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.

Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью.

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:

  1. Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
  2. 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.

Схема отопления с естественной циркуляцией частного дома: ее особенности, достоинства и недостатки

В 80-ых годах прошлого века специалисты говорили, что гравитационная отопительная система отжила свое. Однако это оказалось не так.

Насосные устройства принудительного обогрева значительно поднимают его стоимость, кроме этого они зависят от электричества. Поэтому и в наше время часть владельцев домов от такого отопления отказывается.

Так выглядит самотечное отопление.

Обратите внимание!
Гравитационная конструкция обогревательной системы наиболее простая и дешевая.
Она имеет и свои минусы, основной из них – габаритное ограничение.
Вследствие небольшой инерционности такая сеть подходит лишь для зданий площадью до 100 м 2.

В данной статье мы поговорим о том, что представляет собой схема системы отопления с естественной циркуляцией, какие имеет достоинства и недостатки.

Что представляет собой такое отопление

Сеть получается довольно громоздкой.

Есть два вида отопительных схем:

  • система с естественным потоком теплоносителя (гравитационная, самотечная);
  • аналог с принудительной (насосной) циркуляцией.

И те и другие сети могут быть одно- либо двухтрубными.

Теплоносителем в обоих случаях выступают:

  • обыкновенная вода;
  • антифриз (т.е. жидкость-«незамерзайка»)
  • техническое масло.

Обратите внимание!
Если вы планируете применять антифриз, уточните его совместимость с материалом прокладок-уплотнителей отопительных батарей.
В подобных сетях инструкция не рекомендует использовать алюминиевые радиаторы.

Схема естественной циркуляции

Самотечное отопление обладает рядом недостатков:

  • оно морально устарело;
  • имеет низкую производительность;
  • сеть получается громоздкой;

Монтаж системы лучше доверить профессионалам.

  • у нее сравнительно высокая цена монтажа;
  • невозможно отдельно регулировать температуру в каждой из батарей.

Однако оно незаменимо в зданиях, где нет электричества, потому как, оснащенные твердотопливным отопительным котлом, способно работать автономно.

  • Принцип работы такой системы состоит в образовании температурной разницы теплоносителя на его вытекании из котла и входе.
  • Вследствие разностей плотности носителя тепла при разбросе температур, он перемещается по системе самотеком, без применения насоса. Иными словами — теплое вещество идет вверх, его место занимает из обратки уже остывший поток.
  • Последовательно протекая через батареи, носитель тепла теряет температуру, излучая тепловую энергию в помещения. Возвращаясь в котел, он опять греется и все повторяется.

    Последовательное однотрубное отопление

    На фото однотрубная схема.

  • Чтобы подобная сеть работала, обязательное условие — достаточное сечение труб. Оно должно составлять не меньше одного дюйма. Это, в первую очередь, касается магистрального стояка. Кроме этого, наклон труб системы должен равняться не меньше 1 см на 1 погонный метр.
  • Еще одно условие — участок забора носителя тепла из трубы стояка должен быть расположен выше верхней батареи. Отопительный котел при этом следует поместить ниже нижайшего радиатора.
  • Объем носителя тепловой энергии в подобных системах, при равной обслуживаемой площади, относительно велик (в 3 раза больше, в среднем, чем в принудительных аналогах) и зависит от сечения труб и протяженности сети.

    Большой объем воды в трубах увеличивает инерционность системы.

  • Это преимущество системы — когда котел перестает работать, тепло в сети еще держится определенный период.
  • Схема отопления с естественной циркуляцией подразумевает, что последовательное течение носителя тепла через батареи ведет к его охлаждению.
  • Значит, те отопительные приборы, которые расположены в начале системы, разогреваются сильнее, чем аналоги, установленные в конце сети.
  • Следует отметить, что регулировать уровень нагревания батарей при такой схеме не представляется возможным.

    При самотечной циркуляции теплоносителя рекомендуется применять стальные трубы.

    Обратите внимание!
    Важная особенность подобной системы – ее чуткость к материалу применяемых труб и фитингов.
    Монтируя сеть своими руками, учтите, что они должны быть обязательно металлическими.
    Трубы из пластика не смогут выдерживать температуры, возникающие при перегревании воды в котле.

    Параллельное подключение батарей

  • Схема водяного отопления с естественной циркуляцией может быть и однотрубной последовательно-параллельной. Тогда возникает возможность регулировать поток теплоносителя в некоторых радиаторах. (См. также статью Однотрубная система отопления: особенности.)
  • Следует учесть, что в данном случае можно будет ставить терморегуляторы лишь на каждую вторую параллельную батарею.
  • Замкнутое течение воды в сети перекрывать полностью категорически запрещено, потому как образуется ее перегревание.

    Существует и двухтрубная разновидность параллельного (горизонтального) подключения батарей при естественной циркуляции теплоносителя. В ней температура радиаторов не так сильно зависима от их местоположения. Существует возможность регулировки отдельных батарей.

    Вывод

    Гравитационная отопительная система имеет как свои минусы, так и плюсы. Однако в некоторых, вышеописанных случаях, она является оптимальным выбором схемы обогрева частного дома. Видео, размещенное в статье, продолжит ее тему.

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

  • Ссылка на основную публикацию