Система водяного отопления с естественной циркуляцией: типовые схемы

Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией

Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:

Однотрубная
Двухтрубная

Двухтрубная схема

Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.

Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:

Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя

Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему

Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.

Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.

Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:

Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм

Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.

Однотрубная схема

Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:

Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели

Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.

Что влияет на скорость циркуляции ?

Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:

Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными

Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит

Видео рабочей системы

https://youtube.com/watch?v=Ej-3IVxqKbY

В заключении

Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.

Куда ставить котёл?

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект

Закрытая система

Принцип работы такой:

Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Системы с искусственным побуждением движения теплоносителя

Схемы открытой системы отопления с насосом в любом случае подразумевают использование соответствующего прибора. Это позволяет увеличить скорость перемещения жидкости и сократить время на обогрев дома. Поток теплоносителя в этом случае движется со скоростью около 0,7 м/с, поэтому теплоотдача становится более эффективной и все участки системы теплоснабжения прогреваются одинаково.

В процессе монтажа системы отопления открытого типа с насосом следует учитывать несколько особенностей:

Наличие встроенного циркуляционного насоса требует подключения к системе электропитания. Для бесперебойной работы при аварийном отключении электричества насос рекомендуется устанавливать на байпас.
Насосное оборудование должно стоять на обратной трубе перед входом в котел, на расстоянии до 1,5 метров от него.
Насос врезается в трубопровод с учетом направления движения теплоносителя.

Нормы и требования к автономному отоплению

Перед проектированием отопительной конструкции необходимо заглянуть в СНиП 2.04.05-91, где изложены основные требования к трубам, обогревательным приборам и запорной арматуре.

Общие нормы сводятся к тому, чтобы обеспечить в доме комфортный микроклимат для проживающих в нем людей, правильно оборудовать систему отопления, предварительно составив и утвердив проект.

Многие требования сформулированы в виде рекомендаций в СНиП 31-02, который регламентирует правила строительства одноквартирных домов и обеспечения их коммуникациями.

Отдельно оговариваются положения, связанные с температурой:

параметры теплоносителя в трубах не должны превышать отметки +90ºС;
оптимальные показатели находятся в рамках +60-80ºС;
температура наружной поверхности нагревательных приборов, находящихся в зоне прямого доступа, не должна превышать 70ºС.

Трубопроводы систем отопления рекомендовано устраивать из латунных, медных, стальных труб. В частном секторе преимущественно используются полимерные и металлопластиковые трубные изделия, допущенные к применению в строительстве.

Трубопроводы контуров водяного отопления чаще всего прокладываются открытым способом. Скрытая прокладка допускается при устройстве “теплых полов”

Способ прокладки отопительного трубопровода может быть:

Открытым. Предполагает прокладку по строительным конструкциям с креплением клипсами и хомутами. Допускается при устройстве контуров из металлических труб. Использование полимерных аналогов разрешено, если исключается их повреждение от термического или механического воздействия.
Скрытым. Предполагает прокладку трубопроводов в штробах или каналах, выбранных в строительных конструкциях, в плинтусах или за защитно-декоративными экранами. Замоноличивание контура допускается в постройках, рассчитанных минимум на 20 лет эксплуатации и при сроках службы труб не менее 40 лет.

В приоритете открытый способ прокладки, потому что проектирование трассы трубопровода должно предусматривать свободный доступ к любому элементу системы для проведения ремонта или замены.

Трубы скрывают в редких случаях, только тогда, когда подобное решение продиктовано технологической, гигиенической или конструктивной необходимостью, например при устройстве “теплых полов” в бетонной стяжке.

При прокладке трубопровода систем с естественным движением теплоносителя необходимо соблюдать уклон 0,002 – 0,003. Трубопроводы насосных систем, внутри которых теплоноситель движется со скоростью не менее 0, 25 м/с, не нуждаются в обеспечении уклонов

При открытой прокладке магистрали участки, пересекающие неотапливаемые помещения, должны быть обеспечены теплоизоляцией, соответствующей климатическим данным региона строительства.

Трубопроводы автономного отопления с естественным типом циркуляции должны устанавливаться в сторону движения теплоносителя, чтобы нагретая вода самотеком достигала батарей, а после остывания тем же способом двигалась по магистрали обратки в котел. Магистрали насосных систем сооружаются без уклона, т.к. в нем нет необходимости.

Оговаривается использование различных типов расширительных баков:

открытые, применяемые для систем как с насосным, так и с естественным принуждением, следует устанавливать над главным стояком;
закрытые мембранные устройства, применяемые исключительно в принудительных системах, устанавливаются на обратной магистрали перед котлом.

Расширительные бачки предназначены для компенсации теплового расширения жидкости при нагревании. Нужны они для сброса излишков в канализацию или банально на улицу, как в случае с простейшими открытыми вариантами. Закрытые капсулы практичней, потому что не требуют участия человека в регулировке давления системы, но дороже.

Расширительный бачок открытого типа устанавливается в наивысшей точке системы. Кроме обеспечения резерва для расширения жидкости на него еще возложена задача отведения воздуха. Закрытые бачки ставят перед котлом, для отведения воздуха используют воздухоотводчики и сепараторы

При выборе запорной арматуры предпочтение отдается шаровым кранам, при выборе насосной установке – оборудованию с напором до 30 кПа и производительностью до 3,0 м3/ч.

Бюджетные открытие разновидности необходимо периодически пополнять из-за стандартного выветривания жидкости. Под их установку необходимо существенно усиливать чердачное перекрытие и утеплять чердак.

Радиаторы и конвекторы рекомендуется монтировать под окнами, в удобных для обслуживания местах. Роль нагревательных элементов в ванных комнатах или санузлах могут играть полотенцесушители, подключенные к отопительным коммуникациям

Куда ставить

Устанавливать циркуляционный насос рекомендуют после котла, до первого ответвления, а вот на подающем или обратном трубопроводе — все равно. Современные агрегаты делают из материалов, которые нормально переносят температуры до 100-115°C. Мало найдется систем отопления, которые работают с более горячим теплоносителем, потому соображения более «комфортной» температуры несостоятельны, но если вам так спокойнее, ставьте в обратке.

Можно ставить в обратном или прямом трубопроводе после/перед котлом до первого ответвления

Нет разницы и по гидравлике — котлу, да и остальной системе, абсолютно все равно, в подающей или обратной ветке стоит насос. Что имеет значение — это правильность установки, в смысле обвязки, и правильная ориентация ротора в пространстве

Остальное неважно

По месту установки есть один важный момент. Если в системе отопления две отдельные ветки — на правое и левое крыло дома или на первый и второй этаж — имеет смысл на каждой поставить отдельный агрегат, а не один общий — непосредственно после котла. Причем на этих ветках сохраняется то же правило: сразу после котла, до первого разветвления в этом отопительном контуре. Это даст возможность задавать требуемый тепловой режим в каждой из частей дома независимо от другого а также в двухэтажных домах экономить на отоплении. Как? За счет того, что на втором этаже обычно значительно теплее, чем на первом и там требуется намного меньше тепла. При наличии двух насосов в ветке, которая идет наверх, скорость движения теплоносителя задается намного меньше, а это позволяет сжигать меньше топлива, причем без ущерба для комфортности проживания.

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Сам насос может быть установлен как горизонтально, так и вертикально, только при подборе модели смотрите, чтобы он мог работать в обоих положениях. И еще один момент: при вертикальном расположении мощность (создаваемый напор) падает примерно на 30%. Это надо учитывать при выборе модели.

25 Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления с искусственной циркуляцией.

Расчетное циркуляционное давление в системе с искусственной циркуляцией складывается из давления ∆р_нас, создаваемого насосом, и естественного давления ∆р_е

где Б– коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчетных условиях; для двухтрубных и однотрубных горизонтальных систем 0,4-0,5, для одно-трубных 1.

– давление возникающее за счет охлаждения воды в отопительных приборах;

– давление вызываемое охлаждением воды в теплопроводах.

Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо могут быть включены один (двухтрубная система) или несколько (однотрубная система) отопительных приборов и всегда теплогенератор, а также побудитель циркуляции теплоносителя в насосной системе отопления.

Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединенные участки, образующие замкнутый контур циркуляции воды через теплогенератор, составляют циркуляционное кольцо системы.

Типовая схема

Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:

Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
Отопительные радиаторы
Трубопровод (двойной, одинарный)
Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель

Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения отопительных батарей относительно котла.

Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.

Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.

Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления производственных помещений

Классификация по типу циркуляции теплоносителя

По способу создания циркуляции жидкости системы частного отопления подразделяются на два типа: гравитационные (с естественной циркуляцией) и насосные (с принудительным движением).

Системы с естественной циркуляцией

Естественное движение воды обусловлено только физическими процессами. Жидкость перемещается под давлением.

При правильной планировке такой системы отопление будет зависеть лишь от естественного напора воды. Сбои при соблюдении всех условий случаются крайне редко.

С принудительной циркуляцией

Если здание построено в местности с неустойчивым уровнем воды, специалисты рекомендуют провести оборудование с принудительной циркуляцией. Встраивается специальный насос, обеспечивающий постоянное движение теплоносителя.

Для его функционирования необходимо подключение к электроэнергии. При отключении электричества может возникнуть сбой во всей системе.

Способы монтажа отопительного оборудования

Присоединение всех элементов отопительной конструкции может осуществляться по-разному. По способу монтажа к магистрали радиаторные системы отопления могут быть:

Вертикальная система имеет подключение снизу вверх. К одному стояку проводятся элементы отопления всех этажей в здании. Такой способ эффективен, но дорог.

Горизонтальная система применяется в зданиях, имеющих один этаж. Помещение обычно имеет большую площадь, поэтому конструкция отопления должна быть сложной. Подключение радиаторов происходит по горизонтальной траектории. Разводку стояков помещают в коридоре или подъезде.

Понятие о горизонтальных систем отопления

По расположению труб, соединяющих отопительные приборы, системы бывают горизонтальные, в которых трубы, соединяющие приборы, расположены горизонтально и называются ветвями, и вертикальные, в которых трубы, соединяющие приборы, располагаются вертикально и называются стояками.

Теплопроводы – трубы систем центрального отопления предназначенные для подачи в приборы и отвода из них необходимого количества теплоносителя. Теплопроводы горизонтальных систем, кроме магистралей, стояков и подводок, имеют еще и горизонтальные ветви.

Недостатки: – необходимость установки компенсаторов тепловых удлинений при большой протяженности отдельных горизонтальных веток; – усложнение эксплуатации вследствие образования воздушных пробок и необходимости устройства воздушных кранов на каждом отопительном приборе

Преимущества: – возможность поэтажного подключения/отключения тепла; – ветви можно проложить в стяжке пола – такая схема позволяет использовать радиаторы с нижним подключением; – повышение эстетической привлекательности помещения

– возможность установки индивидуальных теплосчетчиков.

Горизонтальная система отопления может иметь две разные схемы, которые различаются по способу подключения радиаторов: лучевая схема и последовательная.

Суть первого типа состоит в одновременной подаче теплоносителя к каждому радиатору отдельно. Преимуществом можно назвать то, что при такой схеме все лучи системы будут иметь примерно равную температуру нагревании. К недостаткам такой системы можно отнести излишний расход материала.

Суть второго способа подключения состоит в том, что для всех отопительных радиаторов имеется общая пара труб. К преимуществам последовательной схемы относятся то, что температура во всей системе может легко регулироваться, как, собственно, и температура в каждом отдельном помещении. Такая система требует меньших затрат.

При расчете горизонтальных однотрубных систем отопления с естественной циркуляцией величину разности естественных давлений (Па), возникающей в циркуляционных кольцах отдельных веток системы определяют:

h – высота от середины нагревателя до гориз. ветки соответствующего этажа

,– плотность обратной и горячей воды

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.
Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.
Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.
Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.