Схема отопления с естественной циркуляцией

Данная схема отопления относится к водяной системе отопления. Естественное движение воды (теплоносителя) в системе обеспечивают физические свойства воды.

Согласно физике воды, при нагревании она расширяется, и плотность ее падает. Обратный ток, уже остывшей воды, в системе вытесняет из котла отопления горячую воду. Горячая вода под напором поднимается по трубам отопления вверх. Движение воды осуществляется по так называемому стояку отопления. С верхней точки системы, горячий теплоноситель растекается по горизонтальным магистралям системы, наполняя по ходу движения радиаторы отопления.

Чтобы теплоноситель мог естественно течь по системе в схеме с естественной циркуляцией трубы отопления укладываются под наклоном от 3⁰ до 5⁰. Без наклонной прокладки трубопроводов вода течь по системе не будет, она будет застаиваться в системе, нарушая естественную циркуляцию, и отопление эффективно работать не будет.

Описание системы отопления циркуляционного типа без насоса

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

Принцип действия

Роль теплоносителя в контуре играет вода, которая движется по трубам под влиянием термодинамических сил. Принцип действия системы основывается на разнице физических свойств горячей и холодной воды.

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

Плотность и масса воды при нагреве уменьшается, поэтому она легко вытесняется вверх остывшей жидкостью.

После достижения верхней точки контура, горячая вода распределяется по трубам, соединённым с радиаторами, отдаёт тепло через материал батарей, а затем по нижней части контура стекает к котлу, где снова нагревается.

Достоинства установки

Основными достоинствами отопительного контура гравитационного типа являются:

  • простота установки и использования;
  • высокая отдача тепла и стабильность микроклимата помещений;
  • экономичность ресурсов при условии качественного утепления строения;
  • отсутствие шума;
  • полная независимость от электричества;
  • редкие поломки и долгий срок службы при условии проведения периодических профилактических мероприятий.

Справка! Сконструировать систему отопления с естественной циркуляцией можно самостоятельно. Правильный расчёт параметров, выбор схемы контура и грамотная установка всех компонентов гарантирует срок работы конструкции до 35 лет.

Главный недостаток — конструкция может отопить частные дома площадью не более 100 м 2 , имеющих радиус около 30 м.

Существует ещё несколько недостатков, ограничивающих применение самотечной конструкции:

  • обязательное наличие чердака для установки расширительного бачка;
  • медленный обогрев помещений;
  • необходимость утепления контура в неотапливаемых местах для предотвращения замерзания воды в трубах.

Виды самотёчных схем отопления

Существует не один десяток схем самотёчной системы отопления. Знающий специалист, и даже начинающий, способны самостоятельно придумать новую схему, исходя из конкретных условий строения. В общем понимании это выглядит так: теплоноситель, нагреваясь в котле под действием высокой температуры, поднимается по стояку и попадает в радиаторы отопления. Там теплоноситель постепенно остывает и согласно законам физики направляется обратно в котёл. Здесь очень важно, чтобы линия подачи от котла к радиаторам не имела резких поворотов и значительных уклонов.

Самотёчная однотрубная схема отопления

И очень внимательно надо относиться к выбору диаметра труб – чем больше диаметр трубы, тем лучше циркуляция теплоносителя, однако слишком усердствовать в этом вопросе тоже не стоит.

Рассмотренная схема отопления работает без перебоев, но отсутствует в ней главное – возможность регулирования температуры в отдельно взятом устройстве. Есть схемы, в которых эта проблема, хотя и на примитивном уровне, но решается. В некоторых случаях возможно отключение одного и более радиаторов отопления. Более современные схемы, если так можно сказать о самотёчных системах в принципе, предлагают не только возможность отключения отдельно взятых приборов, появляется возможность установки терморегуляторов.

Выше были рассмотрены типичные самотёчные схемы отопления в однотрубном исполнении. Что касается её двухтрубного варианта, то последний вариант и есть пример типичного двухтрубного исполнения. Такая схема, хотя и является ещё самотёчной, но возможность регулирования температуры в отдельных приборах повышает её авторитет. Однако главный выбор потребитель делает, всё-таки, в пользу схемы с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Недостатки самотечной системы отопления.

Минусом самотечной системы является цена. Самотечная система обойдется немного дороже, чем насосная, потому что трубы в ней используются большого диаметра. Если делать самотечную систему, скорее всего, будут выполняться сварочные работы, что весьма усложняет монтаж системы отопления. Если у вас дом двухэтажный или хуже того трёхэтажный отваживаться на самотек не рекомендуется. В этом случае, подберите себе подходящий насос на https://kty.com.ua/brand/pedrollo.

Если у вас дом с двумя этажами и с полноценным чердаком, то можно выполнить самотечную систему отопления. Но, вся беда в том, что основная масса домов, которые строится, это дома с неполноценным вторым этажом. Второй этаж, как правило, мансардный этаж.

Какие сложности при этом возникают?

Некуда девать расширительный бак. Его надо располагать в помещении. Сложно по ломаной крыше проложить прямолинейные участки трубопроводов с заданным уклоном. Это основное требование самотечной системы отопления. В итоге получается, что при прокладке труб, труба пересекает посередине дверь или окно второго этажа. В таких домах многие двери и окна не совпадают по вертикали с окном первого этажа. Всё это приводит к лишним поворотам и изгибам подающих труб.

Каждый загиб имеет свое гидравлическое сопротивление и соответственно увеличивает гидравлику системы. Гидравлика самотечной системы это сердце отопления. Это объясняется тем, что разница перепада температур нагретой и холодной воды не является сильным побудителем для движения теплоносителя по радиаторам. А также наши дизайнерские представления зачастую идут в разрез с теми радиаторами, которые мы не хотим, а вынуждены ставить на самотечную систему.

Схема двухтрубной системы

Здесь тепло переносится к радиаторам по одной трубе, а остывшая вода возвращается по другой. Это позволяет обеспечить эффективную работу большего количества батарей, подключенных к одной горизонтальной ветви. В одноэтажном доме подающий коллектор размещают на чердаке или под потолком, обратный – над полом. Разгон тут не требуется, труба и так поднята на достаточную высоту, что и показано на изображении:

Как видно по схеме, оптимальное решение для хорошей естественной циркуляции – это двухтрубная система отопления, разделенная на 2 ветви с одинаковым количеством радиаторов на каждой. В противном случае из-за уклонов на большой длине монтаж трубопроводов будет затруднен. Что касается двухэтажного дома, то здесь опять же уместна вертикальная разводка, но с разделением на магистрали подачи и обратки. Как это правильно сделать, отражено на схеме:

При двухтрубной системе все батареи получают теплоноситель с одинаковой температурой, это важный плюс. Также становится проще осуществлять автоматическое регулирование, так как приборы не зависят друг от друга. Недостаток состоит в большем расходе материалов для вариантов горизонтальной разводки, например, в двухэтажном здании:

Для справки. Большинство домовладельцев для улучшения работы системы все же устанавливают на обратном коллекторе циркуляционный насос. Но ставят его на байпасе, чтобы в случае отключения электричества всегда можно было перейти на самотек, открыв соответствующий кран.

Выбор труб

Выбирая трубы для отопления, большое значение имеет не только диаметр, но и материал, из которого они изготовлены, а, если быть точнее, гладкость их стенок, поскольку это коренным образом влияет на систему.

Читайте также  Дизайн угловой кухни 7 кв м в панельном доме

Также, на выбор материала большое влияние оказывает котел, поскольку в случае с твердотопливным предпочтение следует отдать стальным, оцинкованным трубам или же изделиям из нержавейки, в связи с высокой температурой рабочей жидкости.

Однако, металлопластиковые и армированные трубы предполагают использование фитингов, что значительно сужает просвет, армированные полипропиленовые трубы будут идеальным вариантом, при рабочей температуре 70С, и пиковой – 95С.

Изделия из особого пластика PPS имеют рабочую температуру 95С, и пиковую – до 110С, что позволяет использовать в открытой системе.

Подробный анализ самотечного отопления

В процессе анализа мы предлагаем рассмотреть однотрубную схему, которая в дальнейшем может вам помочь при построении вашей системы отопления.

Давайте договоримся, что в схеме в качестве теплоносителя будем рассматривать воду. Для круглогодичного применения в системах отопления рекомендуют использовать составы, которые не замерзают при температурах ниже нуля (антифризы и пр.)

Применяя антифризы, вы исключите возможность размораживания вашей системы.

Совет. После того, как монтаж вашей системы отопления подойдет к концу, заполните её антифризом. Такой шаг поможет вам найти элементы соединений, которые не герметичны.

Самотечные системы отопления своим названием говорят о своём принципе работы. В такой системе горячая вода перемещается без применения насоса. Происходит это за счёт разной температуры теплоносителя на входе и выходе из котла.

Как уже писалось выше, такая система устарела и редко встречается в эксплуатации.

Объясняется это существенными недостатками:

  • большая стоимость;
  • невысокий КПД;
  • не экономична.

Но если посмотреть с другой стороны, то эта одна система, с помощью которой можно отапливать дачный домик или не большой частный дом без наличия электроэнергии. Таких домов практически нет, но всякое может быть.

Подбор котла, труб и рассмотрение схемы

Что касается выбора отопительного газового котла, то у нас ограниченный выбор. Если думать логически, то если нет электричества, скорей всего нет и газа. Значит, вариант установки электрического газового котла невозможен.

Нам остается брать твердотопливный котел, который работает на угле, дровах и всем что горит.

Классическая однотрубная схема самотёчной системы

Рассмотрим однотрубную систему отопления.

  • Для анализа схемы мы не будем пользоваться сложными математическими расчётами, так как небольшие системы отопления требуют продуманного и правильного подхода. Постараемся объяснить всё в доступной форме.
  • Из школьного курса физики мы знаем, что горячая вода или воздух подымаются вверх, а холодные вниз. В этом и заключается принцип работы самотечной системы.
  • Нагревшись в котле, вода идет вверх по стояку. Далее она попадает в отопительный радиатор и там отдаёт часть своего тепла. Отдав тепло, вода становится холоднее, чем в стояке и она идет вниз его, поступая в следующий радиатор. Это происходит до тех пор, пока она не вернется в котел.
  • Для правильного функционирования системы нужно верно подобрать диаметр труб и при монтаже соблюсти нужные уклоны, чтобы не было контр уклонов. При большом желании всё это сделать можно и своими руками.
  • На выходе из котла, не допускается, чтобы стояк имел повороты и изгибы. Будет великолепно, если он будет вертикально ровным вплоть до самого верха.
  • В том случае, если необходимо сделать поворот, то желательно брать минимальный угол. Трубы должны быть диаметром не менее одного дюйма, а лучше полтора. Чем больше диаметр труб, тем лучше будет происходить циркуляция.
  • Забор теплоносителя из стояка должен происходить выше самого верхнего радиатора, а сам котел должен располагаться ниже всех отопительных приборов.
  • Трубы должны иметь небольшой наклон в сторону котла, достаточным будет уклон в один сантиметр на метр трубы. Выполнение этого условия обеспечит циркуляцию.
  • Стоит отметить, что схема с естественной циркуляцией, имеет больший объём воды, чем с принудительной. Объясняется это различием в диаметрах.
  • Что касается труб, то трубы из полиэтилена и полипропилена нам не подходят, так как они могут расплавиться. Произойти это может из-за вскипания воды в трубах.

Вскипание происходит из-за отсутствия насоса и высокой нагрузки на газовый котел отопления для частного дома.

Поэтому лучшим выбором в нашем случае будут железные трубы.

Как следствие сразу получаются недостатки:

  • маленький КПД;
  • дорогой и сложный монтаж системы;
  • размер труб не эстетичный;
  • цена труб высокая.

Не эстетичный вид труб

Нужно также учесть то, что при входе в первый радиатор вода будет иметь самую высокую температуру. Следовательно, вначале нужно устанавливать меньшее количество секций радиаторов, чем в конце. Большой объём секций радиатора компенсирует низкую температуру воды (теплоносителя).

Расширительный бак – это важный элемент системы отопления. Нужно учитывать, что при нагревании вода, как и любой материал, имеет свойство расширяться. Для того чтобы не деформировать систему устанавливают расширительный бак. Инструкция поможет вам правильно подобрать его объём.

Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке системы отопления.

Схемы самотечного отопления

Одним из первых шагов при установке рассматриваемой отопительной системы является выбор схемы, определяющий дальнейший рабочий процесс и эффективность эксплуатационного периода.

Последствия сделанного выбора сказываются на дизайне помещений и равномерности распределения тепла, на удобстве эксплуатации, а прежде всего на общем объёме работ и цене за использованные при установке материалы.

Несмотря на наличие в виртуальном пространстве огромного количества схем и чертежей, в том числе видео, самостоятельно – без специалиста – разобраться в них достаточно сложно, и самое главное – каждая схема требует её адаптации под отдельно взятый заказ.

Существует несколько распространенных схем разводки:

  • Однотрубная
  • Двухтрубная
  • Паук
  • Ленинградка

Выбор схемы зависит от количества этажей, площади дома, планировки. Рассмотрим каждый вариант отдельно.

Однотрубная

Самая простая самотечная система отопления, но не самая эффективная. Самое главное – соблюдение технологии сборки. Стояк горячей воды должен быть без каких-либо изгибов, поворотов, стыков, т.е. прямой, все трубы должны располагаться под постоянным технологическим уклоном.

Установку однотрубной системы можно выполнить самостоятельно. Не требует специальных знаний, требует просто соблюдение технологии. Конечно, невозможно избежать наличие стыков, поворотов, но их необходимо минимизировать. Их использование снижается эффективность всей системы.

Важным фактором отопления однотрубной самотечной системы является диаметр трубы, по которому движется теплоноситель. Чем он больше, тем лучше идет циркуляция. Рекомендуется для однотрубной системы использовать диаметр трубы не менее 1 дюйма, наиболее оптимальным является 1,5 дюйма. Больший диаметр трубы – меньший уровень сопротивления току теплоносителя.

Располагать котел необходимо на самой нижней точке системы, стояк с горячей водой поднимать максимально высоко. Укладка труб осуществляется с постоянным уклоном. Он должен соответствовать 1 см на метр трубы. Уклон должен быть постоянный, является основным параметром, обеспечивающим работоспособность системы.

Большинство схем требует расположение трубы с горячей водой под потолком, чердачном пространстве, обратный контур над полом. Однотрубная система предполагает создание одного контура, по которому вода поступает к радиаторам, возвращается по тому же контуру для нагрева.

Двухтрубная

Самотечная система отопления, основанная на двух контурах. Первый контур отходит от основного стояка общей трубы с горячей жидкостью. От нее питаются все радиаторы, к ним отходит отдельное соединение для каждого. Остывшая вода из радиаторов и возврат ее в котел осуществляется по другой трубе.

Читайте также  Мыть ламинат уксусом

Двухтрубная самотечная система позволяет обеспечить все радиаторы теплоносителем одинаковой температуры и обеспечивает равномерное распределение тепла по дому. Можно уменьшать ток жидкости через один из радиаторов, что не окажет воздействие на отопление остального дома.

Самотечная система по схеме Паук состоит из системы, при которой от общего стояка отопления с горячей жидкостью отходит ветка к каждому радиатору отдельно. Для стояка используется труба большого диаметра, а ветки к радиаторам идут с трубами меньшего диаметра

Эта схема считается самой надежной, работоспособной. Конечно, имеет определенные трудности в монтаже и разводке, но в связи с меньшим диаметром труб, проще их прокладывать, а также не обязательно делать у потолка комнаты.

Схема Паук использует значительное количество труб, соединений, технически значительно усложняет проект. Каждое соединение – риск протечки. Экономия за счет снижения диаметра также нивелируется за счет длинны используемых труб и количеству соединений.

Обратный контур к котлу делается классически, соединяя все радиаторы по кругу. Здесь также применяется наклон возвратной трубы для естественного тогда жидкости в котел для прогрева.

Ленинградка

Система построенная принципом Ленинградки строится следующим образом: вдоль пола идет одна ветка коллектора и подключаются все радиаторы. Также требуется создание разгонной петли, т.е. возвышение единственного коллектора при отхождении от котла, затем возврат на уровень пола и уже там соблюдение уклона от подачи до возвратки.

У самотечной системы Ленинградка есть преимущества: надежность, меньшее количество материалов. Недостатки: ограниченное количество радиаторов, необходимость увеличенного диаметра труб, ленивое затекание жидкости в радиатор.

Ограниченное количество радиаторов используется, потому что при соединении схемой Ленинградка тепло отдается первыми радиаторами, остывшая жидкость поступает обратно в общий коллектор, что снижает температуру общего теплоносителя. Ленивое затекание жидкости к радиатору значительно снижает эффективность работы каждого радиатора, так как сто процентно не заполняется, использовать КПД данного радиатора на 100% невозможно. И данную схему не сделать с 2 ветками.

Двухтрубная схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Двухтрубная гравитационная система обогрева на порядок сложнее и дороже однотрубной. Данная отопительная конструкция предполагает установки двух линий – по одной циркулирует горячая вода, по второй идет возврат остывшего теплоносителя в котел. Перед тем, как монтировать систему, нужно сделать расчет материалов.

Этапы установки:

  1. Вверх от котла идет труба, которая состыковывается с расширительным бачком. Бак можно разместить под потолком или на чердаке.
  2. Внизу к баку подключается труба для контура с горячим теплоносителем, которая ведет к разводке по всему дому. С другой стороны к баку подсоединяется труба, ведущая в канализацию – для отвода лишнего теплоносителя.
  3. Подключаются разводящие трубы по всему дому, подсоединяются к радиаторам.
  4. С нижней части радиатора выводится труба-обратка, по которой остывший теплоноситель будет возвращаться в нагревательный котел. Обратка располагается параллельно трубам с горячей водой.

При установке двухтрубной системы отопления с непринужденной циркуляцией следует принять во внимание, что чердачное помещение, на котором располагается расширительный бак, настоятельно рекомендуется утеплить. Таким способом исключить остывание или частичное замерзание теплосистемы.

Рекомендуется утеплить и основной стояк, чтобы не потерять тепло.

Правильное планирование размещения котла и расширительного бака – залог эффективной работы всей системы отопления. При этом нагревательный котел должен находиться как можно ниже, в идеале – в подвальном помещении, специально оборудованном под агрегат.