Схема системы отопления с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией воды представляет собой замкнутое устройство гравитационного (самотечного) типа, позволяющее обогреть помещения в личном доме независимо от электропитания.

Такое преимущество конструкции даёт возможность применять её в регионах с неуввязками либо полным отсутствием центральной электрической сети. Система экономна, но для её правильного функционирования будет нужно выполнить четкие расчёты.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

Устройство водяного отопления, работающее самотеком, включает нагревательный элемент (котёл), трубы, прокладываемые различными методами, расширительный бак и радиаторы.

Принцип деяния

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под воздействием термодинамических сил. Принцип деяния системы основывается на разнице физических параметров жаркой и холодной воды.

Пока работает котёл, в трубах всегда есть жгучая вода, которая равномерно остывает, проходя по контуру и отдавая тепло в окружающую среду.

Плотность и масса воды при нагреве миниатюризируется, потому она просто вытесняется ввысь остывшей жидкостью.

После заслуги верхней точки контура, жгучая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а потом по нижней части контура стекает к котлу, где опять греется.

Плюсы установки

Основными плюсами отопительного контура гравитационного типа являются:

простота установки и применения;
высочайшая отдача тепла и стабильность локального климата помещений;
экономичность ресурсов при условии высококачественного утепления строения;
отсутствие шума;
полная независимость от электричества;
редчайшие поломки и длинный срок службы при условии проведения повторяющихся профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно без помощи других. Верный расчёт характеристик, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонент гарантирует срок работы конструкции до 30 5 лет.

Главный недочет — конструкция может отопить личные дома площадью менее 100 м 2 , имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недочетов, ограничивающих использование самотечной конструкции:

непременное наличие чердака для установки расширительного бачка;
неспешный подогрев помещений;
необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

Разновидности отопительных систем с естественной циркуляцией

Конструкции могут быть реализованы в однотрубном либо двухтрубном вариантах. По типу систем выделяют закрытые и открытые схемы установок. Верно избранный вид схемы обеспечит её наивысшую эффективность.

Закрытый тип

Циркуляционная конструкция закрытого типа получила обширное распространение в странах Европы, а в Рф только начинает получать популярность.

Принципная схема

После нагрева, вода под давлением подымается к расширительному баку, поделённому на два части мембраной. Нижняя часть бака заполняется водой, которая сжимает газ (почаще азот либо воздух), находящийся в высшей части над мембраной. Создаётся дополнительное рабочее давление, способствующее движению воды.

Фото 1. Закрытый тип системы отопления с естественной циркуляцией. Должен быть обустроен герметичным расширительным баком.

Особенности

Основная особенность конструкции закрытого типа — плотность бака и создание дополнительного давления в трубопроводе. Время от времени для закрытых схем применяют циркулярные насосы, которые работают от электросети. Благодаря низкой потребляемой мощности насоса, временное отключение электричества не скажется на работе системы.

Плюсы и минусы

Главные достоинства закрытых отопительных схем связаны с их плотностью. Благодаря этому система практически не мучается от воздушных пробок, меньше подвергается коррозии, расходует наименьшее количество теплоносителя, в качестве которого можно применять не только лишь воду, но и антифриз. Схема не просит огромных уклонов трубопроводов, в особенности если применяется насос.

Внимание! Основной минус конструкции — необходимость установки огромного бака, для которого необходимо место. Долгие перебои с электричеством приведут к понижению эффективности схемы с насосом.

Система отопления с естественной циркуляцией

Как работает система отопления на базе естественной циркуляции (самотека)?

Уклон пластмассовых труб отопления

Жидкостная система теплоснабжения нуждается в обеспечении движения воды по трубам теплоносителя. Жидкость, нагреваясь в котле отопления, должна перейти по батареям либо радиаторам, обеспечивая тепло в строении. Жидкостная теплоснабжающая система на базе самотека работает по такому же принципу.

Прохождение теплоносителя (воды) обеспечивается разностью ее плотности: температура окружающей среды и нагретое состояние. Попадая в котловой теплообменник, вода греется, и плотность ее миниатюризируется. В холодном состоянии плотность воды намного выше, и она теснит уже подогретый теплоноситель. Такое явление именуется движением масс.

Принимая решение установить водяную отопительную систему на базе естественной циркуляции, лучше знать ее технические способности и эксплуатационные особенности.

Отменные характеристики по надежности обеспечиваются отсутствием крыльчатки, которым оснащается циркуляционный насос (излишний фактор поломки),
Отсутствие перепадов и высокого давления содействуют долговременному эксплуатационному сроку функционирования отопительной системы в личном, пригородном либо дачном доме,
Малая скорость поступления теплоносителя к устройствам отопления,
Уклон магистральных трубопроводов нужен в неотклонимом порядке. Это обеспечит соответственное норме функционирование системы. Для этого магистральные трубы устанавливаются от котла, а для «обратки» — к котлу. Только таковой порядок монтажа обеспечит лучший режим функционирования системы.
Протяженность отопительной системы на базе естественной циркуляции не должна превосходить 30 метров погонных. Это связано с тем, что больший объем остывшей воды (теплоносителя) будет снижать скорость.

Система отопления с естественной циркуляцией может устанавливаться на любые виды котлов, которые предлагают производители: от газового до твердотопливного. Но должен находиться в конструкции обогревательного устройства – элемент защиты от способности перегрева, в ситуациях оборотного движения воды либо при «завоздушенности».

Какой план отопительных систем используются для самотека?

Утепление дома снаружи

Установка системы теплоснабжения, вне зависимости от вида циркуляции (естественная либо принудительная) начинается с проектирования системы. В особенности принципиально подобрать схему размещения трубных магистралей, местопребывание котла и обусловиться с расположением радиаторов при естественной циркуляции. Для этого составляется план, в каком учитываются все особенности и аспекты.

Прежде всего необходимо выполнить анализ личного дома, в каком будет устанавливаться теплоснабжение. Для этого учитываются следующие причины:

площадь для проживания
утепление стенок снаружи
вид котельного устройства

Только после такового анализа можно выбирать схему для отопительной системы с естественной циркуляцией. В главном это однотрубная и двухтрубная. Однотрубная система – наилучший выбор для помещений маленьких размеров. Двухтрубная система больше подходить для домов, которые имеют огромную площадь либо двуэтажные строения.

Но при всем этом принципиально учесть таковой нюанс, как длина отопительной магистрали (до 30м) и наличие поворотных частей (малое). Естественная циркуляция не применяется для трехтрубной и коллекторной разводки магистралей, так как в таких системах находятся огромные гидропотери, что нехорошим образом складывается на скорости продвижения воды.

Принципиально! Отопительные системы с самотеком заполняются только аква теплоносителем. Антифриз для этого не годится, так как имеет высшую плотность, которая не дает способности получить нужный напор в трубах.

Система в одну трубу

Однотрубное отопление

Если ваш дом не отличается большенными размерами, либо маленькая дача, отопительная система с самотеком – целесообразное решение. Это экономно и накрепко. Особенность таковой системы – одна труба, к которой параллельно подключаются батареи и радиаторы. Но непременно необходимо учесть, что скорость тут прохождение теплоносителя будет перейти с высочайшей скоростью, так как тепло передается последовательно. Дабы улучшить термический режим необходимо применить следующие элементы:

байпас, ограничивающий поток теплоносителя, но не изменяющий эксплуатационные характеристики всей отопительной системы. Применяя байпас, можно отключать батарею, но вся система будет продолжать работать,
терморегулятор с байпасом. Терморегулятор позволяет изменять сечение в проходном патрубке батарее, регулируя ее нагрев,
краником Маевского должны оснащаться батареи при однотрубной отопительной системе с самотеком. С его помощью можно удалять воздушные пробки, которые могут создаваться.

Основное достоинство однотрубной системы – мало занимаемое место. Устанавливают систему с учетом предпочтений и способностей: сокрытый либо открытый установка.

Принципиально! В однотрубной отопительной системе, которая работает на самотеке, котел и батареи могут размещаться в одном уровне, что неприемлимо для других вариантов.

Особенности системы из 2-ух параллельных труб

Двухтрубная система отопления

Дома и дачи, имеющие средние размеры, а длина магистральных труб превосходит 30м, используют двухтрубную систему, которая делит теплоноситель – холодная и жгучая «ветвь».

При устройстве двухтрубной системы следует держать в голове, что котел устанавливается ниже, чем уровень батарей. Установка котла ниже уровня батарей будет обеспечивать достаточный напор холодной воды, дабы создавать естественную циркуляцию в системе отопления.

При устройстве системы необходимо предугадать наличие разгонного стояка, на котором в наивысшей точке будет прикреплен расширительный бак. И уже от него будет отходить раздаточная труба, монтируемая под наклоном.

Дабы двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией работала с малой различием температур, нужно принять во внимание следующие причины:

местопребывание котла. Он должен устанавливаться в подвале либо цокольном этаже, с обеспечением обычной температуры, вентиляции и освещения
оснастить расширительный бак контрольным патрубком для пополнения системы
подпитка и слив – узлы, дозволяющие держать под контролем процесс

Материал для двухтрубной системы выбирается зависимо от предпочтений либо денежных способностей.

Принципиально! При устройстве двухтрубной системы лучше предугадать наличие запорной арматуры, дабы можно было отключать отдельный радиатор от всей системы.

Как верно составить схему отопления?

Котёл отопления на чердаке

Составляя схему разводки отопительной системы, которая имеет естественную циркуляцию, необходимо учитывать особенности проектирования и верно избрать, и приобрести комплектующие элементы

Магистральные трубы. Лучший поперечник для магистральных труб – 30 два – 40мм. Это дозволит восполнить трение теплоносителя об их внутреннюю поверхность. Материал, который более всего отвечает этому требованию – полимеры. Трубы из полимеров совершенно гладкие, что обеспечивает малое трение.
Составляя схему разводки необходимо очень избегать поворотных частей, увеличивающих гидравлическое сопротивление в отопительной системе.
Длина разгонного стояка должна превосходить высоту последнего потолка в строении, а бачок вообщем устанавливается на чердаке.
Нужно подбирать «правильную» запорную арматуру, которая не будет оказывать влияние на работу всей системы отопления с естественной циркуляцией.

Принципиально! Что исключить изменение потока теплоносителя, непременно необходимо установить на «обратку» клапан. В особенности это принципиально при запуске системы с маленький различием температуры воды.

Почему так важен уклон?

Система теплообеспечения с принудительной циркуляцией и естественной не достаточно отличаются друг от друга. Разводка, используемые материалы, радиаторы отопления, все это может быть схожим, но вот наличие наклона – непременно!

Уклон – размещение подающего трубопровода в наклонном состоянии от разгонного стояка к радиаторам отопления. Соотношение нижней и верхней точки стояка должно быть один к 10, что обозначает отклонение каждого метра трубы должно составлять один см. Это по отношению к подающей трубе. Для «обратки» применяется уклон в обратную сторону. Другими словами, от отопительных радиаторов осуществляется уклон к нагревательному устройству (котлу). Это дает возможность создавать гравитационное воздействие на воду, проходящую по оборотной магистрали.

Читайте по теме: Отопление в личном одноэтажном доме своими руками

Достоинства отопительной системы на базе естественной циркуляции

Малый набор оборудования для данной системы

В большинстве случаев, обладатели жилища выбирают отопительные системы с естественной циркуляцией по следующим причинам:

Легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы.
Не нужна устанавливать дополнительное оборудование, что сберегает деньги домовладельца.
Экономия электроэнергии. Даже если нет электропитания для котла, система будет продолжать работать. Такая энергонезависимость позволяет сохранить тепло в доме при морозах и отсутствии электричества.
Ремонтопригодность. В случаях протечки либо выхода из строя батареи домовладелец может просто убрать проблемы не вызывая профессионалов.
При понижении температурных характеристик система саморегулируется: поток теплоносителя возрастает.
Возможность самостоятельной установки системы.

Есть ли недочеты в отопительных системах с естественной циркуляцией?

Без наклона такие трубы монтировать нельзя

Недочеты тоже присущи системе теплоснабжения, которая работает самотеком:

ограничение по длине магистральных труб и объему помещения для отопления
высочайшие характеристики по инертности
необходимость наклона
лучше делать открытую разводку
воплощение неизменного контроля уровня воды в баке расширения
лучше использовать магистральные трубы с увеличенного поперечника
возможность замерзания при слабеньком потоке

Выбирайте сбалансированный вариант для теплоснабжения дома, который будет для вас выгоден!

Система отопления с естественной циркуляцией: механизм работы и варианты реализации

Как работает система водяного отопления с естественной циркуляцией? Каковы главные принципы ее монтажа?

Какие главные схемы можно воплотить, не прибегая к помощи циркуляционного насоса? Давайте попытаемся узнать.

А если выкинуть из этой схемы насос?

Что же все-таки это такое

Если для системы с принудительной циркуляций нужен перепад давлений, создаваемый циркуляционным насосом либо богатый подключением к теплотрассе, то тут картина другая. Отопление естественной циркуляцией употребляет обычный физический эффект — расширение воды при нагреве.

Если откинуть технические тонкости, принципная схема работы такая:

Котел нагревает некий объем воды. Так, понятное дело, расширяется и, благодаря наименьшей плотности, вытесняется более холодной массой теплоносителя ввысь.
Поднявшись в высочайшую точку отопительной системы, вода, равномерно остужаясь, самотеком обрисовывает круг по системе отопления и ворачивается к котлу. При всем этом она дает тепло отопительным устройствам и к тому моменту, когда опять оказывается у теплообменника, имеет огромную плотность, чем сначала. Дальше цикл повторяется.

Полезно: понятное дело, ничто не мешает включить в схему циркуляционный насос. В штатном режиме он будет обеспечивать более резвую циркуляцию воды и равномерный прогрев, а при отсутствии электричества отопительная система будет работать с естественной циркуляцией.

Работа насоса в естественной системе циркуляции.

На рисунке видно, как решена неувязка взаимодействия насоса и системы естественной циркуляции. При работе насоса срабатывает оборотный клапан, и вся вода идет через насос. Стоит его выключить — клапан раскрывается, и по более толстой трубе вода циркулирует за счет термического расширения.

Общая информация

Главные моменты

Отсутствие циркуляционного насоса и вообщем подвижных частей и замкнутый контур, в каком количество взвесей и минеральных солей естественно, делает срок службы системы отопления этого типа очень длительным. При использовании покрытых цинком либо полимерных труб и биметаллических радиаторов — более полвека.
Естественная циркуляция отопления значит достаточно маленький перепад давлений. Трубы и отопительные приборы безизбежно оказывают движению теплоносителя определенное сопротивление. Вот поэтому рекомендованный радиус интересующей нас системы отопления оценивается приблизительно в 30 метров. Понятно, это не значит, что при радиусе в 30 два метра вода застынет — граница достаточно условна.
Инерционность системы будет достаточно большой. Между растопкой либо пуском котла и стабилизацией температуры во всех отапливаемых помещениях может пройти несколько часов. Предпосылки понятны: котлу предстоит прогреть теплообменник, и только тогда вода начнет циркулировать, при этом достаточно медлительно.
Все горизонтальные участки трубопроводов делаются с неотклонимым уклоном по ходу движения воды. Он обеспечит свободное движение остывающей воды самотеком с наименьшим сопротивлением. Что более принципиально — в данном случае все воздушные пробки будут вытеснены в высочайшую точку отопительной системы, где устанавливается расширительный бачок — герметичный, с воздушником, либо открытый.

Весь воздух соберется в высочайшей точке.

Саморегуляция

Отопление дома с естественной циркуляцией — саморегулирующаяся система. Чем холоднее в доме, тем резвее циркулирует теплоноситель. Как это работает?

Дело в том, что циркуляционный напор находится в зависимости от:

Различия в высоте между котлом и нижним отопительным устройством. Чем ниже котел относительно нижнего радиатора — тем резвее вода будет переливаться в него самотеком. Принцип сообщающихся сосудов, помните? Этот параметр стабилен и неизменен в процессе работы отопительной системы.

Схема показывает механизм работы отопления наглядно.

Интересно: вот поэтому отопительный котел рекомендуется устанавливать в подвале либо просто как можно ниже снутри помещения. Но создателю доводилось созидать отлично функционирующую систему отопления, в какой теплообменник в топке печи был приметно выше радиаторов. Система была стопроцентно рабочей.

Различия в плотности воды на выходе из котла и в оборотном трубопроводе. Которая, понятно, определяется температурой воды. И вот конкретно благодаря этой особенности естественное отопление делается саморегулирующимся: как температура в помещении падает, отопительные приборы остывают.

С падением температуры теплоносителя его плотность возрастает, и он начинает резвее теснить подогретую воду из нижней части контура.

Скорость циркуляции

Кроме напора, скорость циркуляции теплоносителя будет определяться вблизи других причин.

Поперечником труб разводки. Чем меньше внутреннее сечение трубы, тем большее сопротивление она будет оказывать движению воды в ней. Вот поэтому для разводки в случае естественной циркуляции берутся трубы с хочет завышенным поперечником — ДУ32 — ДУ40.
Материалом трубы. Сталь (в особенности покоробленная коррозией и покрытая отложениями) оказывает сгустку в пару раз большее сопротивление, чем, например, полипропиленовая труба с этим же сечением.
Количеством и радиусом поворотов. Потому основную разводку по способности лучше делать очень прямой.
Наличием, количеством и типом запорной арматуры, различных подпорных шайб и переходов поперечника трубы.

Каждый вентиль, каждый извив вызывает падение напора.

Конкретно из-за богатства переменных четкий расчет системы отопления с естественной циркуляцией осуществляется очень изредка и дает очень ориентировочные результаты. На практике же довольно пользоваться уже приведенными советами.

Расчет мощности

Действенная термическая мощность котла рассчитывается теми же методами, что и во всех других случаях.

По площади

Простой метод — рекомендованный СНиП расчет по площади помещения. Один КВт термический мощности должен приходиться на 10 м2 площади помещения. Для южных районов берется коэффициент 0,7 — 0,9, для средней полосы страны — 1,2 — 1,3, для районов Последнего Севера — 1,5-2,0.

Как и хоть какой твердый подсчет, этот метод третирует многими факторами:

Высотой потолков. Она далековато не всюду составляет стандартные 2,5 метра.
Утечками тепла через просветы.
Расположением помещения снутри дома либо у наружных стенок.

Все методы расчетов дают огромные погрешности, потому термическая мощность обычно закладывается в проект с некоторым припасом.

По объему с учетом дополнительных причин

Более точную картину даст другой метод расчета.

За базу берется термическая мощность в 40 ватт на кубический метр объема воздуха в помещении.
Районные коэффициенты действуют и в данном случае.
Каждое окно стандартного размера добавляет к нашим подсчетам 100 ватт. Любая дверь — 200.
Размещение комнаты у наружной стенки даст зависимо от ее толщины и материала коэффициент 1,1 — 1,3.
Личный дом, у которого понизу и вверху — не теплые примыкающие квартиры, а улица, рассчитывается с коэффициентом 1,5.

Но: и этот расчет будет ОЧЕНЬ ориентировочным. Довольно сказать, что в личных домах, построенных по энергосберегающим технологиям, в проект закладывается мощность подогрева в 50-60 ватт на КВАДРАТНЫЙ метр. Очень почти все определяется утечками тепла через стенки и перекрытия.

Схемы разводки

Определенных примеров и схем того, как может быть реализовано отопление с естественной циркуляцией своими руками, Сильно много. Мы приведем по одному примеру простых решений для двухтрубной и однотрубной разводки.

Двухтрубная

Разводка двухтрубного отопления с естественной циркуляцией.

Обозначения на схеме:

Отопительный котел.
Расширительный бак, который служит для компенсации конфигурации объема теплоносителя при колебаниях температуры и собирает вытесненный воздух.
Отопительные приборы — конвектора либо радиаторы.

Т1 — подогретая котлом вода, Т2 — остывшая. Красными и синими стрелками показано направление движения теплоносителя.

Тут при разводке животрепещущи те же главные принципы, которые были перечислены выше:

Котел устанавливается по способности ниже радиаторов.
По току воды делается уклон в 5-7 градусов.
Розливы там, где от них запитаны несколько радиаторов, производятся трубой не ниже ДУ32 мм. Лучше — полимерной либо металлопластиковой. Подводки к радиаторам обычно производятся трубой ДУ20.

Принципиально: не путайте ДУ, приблизительно равной внутреннему сечению трубы, с ее наружным поперечником. В случае полипропилена наружный поперечник 30 два мм соответствует всего-то ДУ20.

Двухтрубное отопление личного дома с естественной циркуляцией при верно подобранных поперечниках труб не просит балансировки, но дроссели на подводках к радиаторам не помешают.

Наличие 2-ух контуров по всему периметру дома будет достаточно затратным: стоимость полипропиленовых армированных труб не так мала, ну и сам установка займет существенное время. Потому для большинства одноэтажных домов применяется однотрубная разводка.

Однотрубная

Простая однотрубная схема барачного типа — Ленинградка.

Уклон и поперечник труб тут такие же. Есть несколько аспектов, принципиальных конкретно для этой схемы.

Радиаторы не разрывают основное кольцо, а врезаются параллельно ему. Не переживайте, что в отопительных устройствах не будет циркуляции — опыт обосновывает оборотное.
Кроме расширительного бачка, воздушником снабжается каждый радиатор. Фактически, если не стравливать воздух вполне из 1-го отопительного устройства — без расширительного бачка и совсем отлично возможно обойтись. Если, естественно, система отопления закрытого типа (изолированная от атмосферного воздуха).
Дроссели либо термоголовки посодействуют выровнять температуру ближних к котлу и далеких радиаторов.

Вариант однотрубной схемы для двуэтажного дома с котлом в подвале.

Заключение

Дополнительная информация о системах отопления с естественной циркуляцией, как обычно, в видео в конце статьи. Теплых зим!