Как устроена система отопления без насоса – варианты и способы устройства
Чтобы в построенном загородном доме можно было жить в любое время года, он нуждается в качественном отоплении. Среди большого разнообразия отопительных приборов подчас бывает сложно определиться, что именно нужно в той или иной ситуации. Одним из самых простых вариантов, которые возможно обустроить самостоятельно, является система отопления без насоса, то есть с естественным типом циркуляции теплоносителя. Именно о таком типе отопления мы и расскажем далее в материале.
В каких случаях без насоса можно обойтись
Движение теплоносителя внутри отопительного контура происходит под воздействием законов физики. Это значит, что нагреваясь, жидкость поднимается, а по мере остывания – вновь опускается, обеспечивая тем самым обогрев помещения.
Более всего система отопления без циркуляционного насоса востребована именно в загородных домах и на дачах, поскольку в условиях пригорода электроснабжение не всегда бывает стабильным или отсутствует вовсе. В связи с этим оборудование отопления с принудительным типом циркуляции нецелесообразно.
Примечательно, что отопление с естественной циркуляцией теплоносителя вполне возможно обустроить самостоятельно. К тому же, такой системой очень удобно пользоваться.
Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции
Обычно схема отопления без насоса включает перечень обязательных компонентов:
нагревательный прибор – котел или печь, которую можно топить доступным в том или ином регионе видом топлива;
расширительный бачок, который позволяет сбросить лишнее давление или долить воды в отопительный контур;
трубы, образующие контур, по которому будет двигаться вода в системе;
батареи, которые позволяют более качественно обогреть помещение за счет увеличения площади теплоотдающей поверхности.
Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией будет несколько большим, чем при условии применения циркуляционного насоса.
Исходя из того, какой именно теплоноситель будет использоваться, системы отопления с естественной циркуляцией могут быть водяными или паровыми.
Приведем отличительные особенности каждого из типов отопления.
Отопление с водой в качестве теплоносителя
Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.
Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:
Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосферы. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.
Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.
По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:
Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.
Совет: Используйте наши строительные калькуляторы онлайн, и вы выполните расчеты строительных материалов или конструкций быстро и точно.
Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.
Стоит отметить, что определяясь, как сделать отопление без насоса, учитывайте свои практические навыки, а также финансовые возможности для приобретения расходников.
Паровой тип отопления
Некоторые потребители путают паровое отопление с водяным. В сущности, эти системы очень похожи, за исключением того, что теплоносителем служит пар, а не вода.
Внутри отопительного котла системы с естественным типом циркуляции вода нагревается до температуры кипения и преобразуется в пар, который затем перемещается в трубопровод и далее подается к каждому радиатору в контуре.
В конструкцию паровой системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят такие компоненты:
специальный отопительный котел, внутри которого вода нагревается до температуры кипения, и аккумулируется пар;
клапан для выпуска пара в систему отопления;
трубопровод;
отопительные радиаторы.
Обратите внимание, что паровой тип отопительной системы эксплуатируется в условиях очень высоких температур, поэтому применять пластиковые трубы для выполнения трубопровода категорически нельзя. Читайте также: «Как сделать паровое отопление в частном доме своими руками – виды систем, выбор котлов, труб».
Классификация отопления парового типа по схемам разводки и другим критериям точно такая же, как и у водяных отопительных систем. В последнее время используют и бойлер для отопления частного дома, что тоже имеет свои преимущества.
Как правильно монтировать отопление
Чтобы готовая система отопления с естественным типом циркуляции функционировала правильно и эффективно, при ее монтаже важно придерживаться некоторых правил.
В целом схема установки выглядит так:
Радиаторы отопления необходимо установить под окнами, желательно на одном уровне и с соблюдением необходимых отступов.
Далее устанавливают теплогенератор, то есть выбранный котел.
Монтируют расширительный бак.
Выполняют разводку труб и стыкуют зафиксированные ранее элементы в единую систему.
Отопительный контур наполняют водой и выполняют предварительную проверку герметичности соединений.
Заключительный этап состоит в запуске отопительного котла. Если все работает правильно, значит, в доме будет тепло.
Обратите внимание на некоторые нюансы:
Котел должен быть расположен в самой нижней точке системы.
Монтаж труб необходимо выполнять с уклоном в сторону обратного потока.
Поворотов в трубопроводе должно быть как можно меньше.
Для повышения эффективности отопления необходимы трубы с большим диаметром.
Надеемся, данная статья будет для вас полезной, и вы сможете самостоятельно смонтировать систему отопления без циркуляционного насоса в вашем загородном доме.
Как устроена система отопления без насоса – варианты и способы устройства
Содержание:
В каких случаях без насоса можно обойтись Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции Отопление с водой в качестве теплоносителя Паровой тип отопления Как правильно монтировать отопление Видео
Чтобы в построенном загородном доме можно было жить в любое время года, он нуждается в качественном отоплении. Среди большого разнообразия отопительных приборов подчас бывает сложно определиться, что именно нужно в той или иной ситуации. Одним из самых простых вариантов, которые возможно обустроить самостоятельно, является система отопления без насоса, то есть с естественным типом циркуляции теплоносителя. Именно о таком типе отопления мы и расскажем далее в материале.
В каких случаях без насоса можно обойтись
Движение теплоносителя внутри отопительного контура происходит под воздействием законов физики. Это значит, что нагреваясь, жидкость поднимается, а по мере остывания – вновь опускается, обеспечивая тем самым обогрев помещения.
Более всего система отопления без циркуляционного насоса востребована именно в загородных домах и на дачах, поскольку в условиях пригорода электроснабжение не всегда бывает стабильным или отсутствует вовсе. В связи с этим оборудование отопления с принудительным типом циркуляции нецелесообразно.
Примечательно, что отопление с естественной циркуляцией теплоносителя вполне возможно обустроить самостоятельно. К тому же, такой системой очень удобно пользоваться.
Строение и разновидности систем с естественным типом циркуляции
Обычно схема отопления без насоса включает перечень обязательных компонентов:
нагревательный прибор – котел или печь, которую можно топить доступным в том или ином регионе видом топлива;
расширительный бачок, который позволяет сбросить лишнее давление или долить воды в отопительный контур;
трубы, образующие контур, по которому будет двигаться вода в системе;
батареи, которые позволяют более качественно обогреть помещение за счет увеличения площади теплоотдающей поверхности.
Диаметр труб для отопления с естественной циркуляцией будет несколько большим, чем при условии применения циркуляционного насоса.
Исходя из того, какой именно теплоноситель будет использоваться, системы отопления с естественной циркуляцией могут быть водяными или паровыми.
Приведем отличительные особенности каждого из типов отопления.
Отопление с водой в качестве теплоносителя
Функциональные особенности водяных отопительных систем с естественным типом циркуляции теплоносителя определяются рядом характеристик.
Исходя из того, какой расширительный бак используется для обустройства системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, различают:
Системы открытого типа. В данном случае расширительный бак устанавливают как можно выше, чтобы создать избыточное давление в расширительном бачке. Кроме того, благодаря этому можно избавиться от воздушных пробок в отопительном контуре. Время от времени через открытый расширительный бак в трубы доливают воду, частично испарившуюся в процессе эксплуатации отопления.
Системы закрытого типа. В таком отоплении с естественной циркуляцией расширительный бак заменен специальным мембранным гидроаккумулирующим баллоном. Он обеспечивает дополнительное давление в контуре в пределах 1,5 атмосферы. В целях безопасности системы такой конструкции обычно оборудуют блоком с манометром, задача которого состоит в корректировке давления внутри трубопровода.
Еще один принципиальный момент, который отличает конструкции отопительных систем с естественным типом циркуляции воды, состоит в схеме подключения нагревательных элементов.
По способу подключения отопительных приборов к газовому котлу без насоса можно выделить такие варианты:
Однотрубная разводка отопления. При таком типе отопления выполняется последовательное подключение всех радиаторов к одной и той же трубе. То есть, вода проходит сквозь каждый последующий отопительный прибор и только после этого движется дальше. Среди достоинств оборудования однотрубной разводки можно назвать простоту ее монтажа, а также низкую материалоемкость.
Двухтрубная разводка в системе отопления с естественным типом циркуляции. В данном случае все радиаторы, которые входят в состав системы отопления, подключаются к трубопроводу параллельно. При этом температура теплоносителя, который попадает в каждый радиатор, одинаковая. После того как вода пройдет через весь радиатор и остынет, по обратной трубе она возвращается в теплообменник котла.
Считается, что двухтрубная схема разводки является наиболее целесообразной с точки зрения эффективности обогрева жилья. Правда, чтобы оборудовать такую систему, потребуется достаточно много труб и доборных элементов для монтажа отопительного контура.
Стоит отметить, что определяясь, как сделать отопление без насоса, учитывайте свои практические навыки, а также финансовые возможности для приобретения расходников.
Паровой тип отопления
Некоторые потребители путают паровое отопление с водяным. В сущности, эти системы очень похожи, за исключением того, что теплоносителем служит пар, а не вода.
Внутри отопительного котла системы с естественным типом циркуляции вода нагревается до температуры кипения и преобразуется в пар, который затем перемещается в трубопровод и далее подается к каждому радиатору в контуре.
В конструкцию паровой системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят такие компоненты:
специальный отопительный котел, внутри которого вода нагревается до температуры кипения, и аккумулируется пар;
клапан для выпуска пара в систему отопления;
трубопровод;
отопительные радиаторы.
Обратите внимание, что паровой тип отопительной системы эксплуатируется в условиях очень высоких температур, поэтому применять пластиковые трубы для выполнения трубопровода категорически нельзя. Читайте также: «Как сделать паровое отопление в частном доме своими руками – виды систем, выбор котлов, труб».
Классификация отопления парового типа по схемам разводки и другим критериям точно такая же, как и у водяных отопительных систем. В последнее время используют и бойлер для отопления частного дома, что тоже имеет свои преимущества.
Как правильно монтировать отопление
Чтобы готовая система отопления с естественным типом циркуляции функционировала правильно и эффективно, при ее монтаже важно придерживаться некоторых правил.
В целом схема установки выглядит так:
Радиаторы отопления необходимо установить под окнами, желательно на одном уровне и с соблюдением необходимых отступов.
Далее устанавливают теплогенератор, то есть выбранный котел.
Монтируют расширительный бак.
Выполняют разводку труб и стыкуют зафиксированные ранее элементы в единую систему.
Отопительный контур наполняют водой и выполняют предварительную проверку герметичности соединений.
Заключительный этап состоит в запуске отопительного котла. Если все работает правильно, значит, в доме будет тепло.
Обратите внимание на некоторые нюансы:
Котел должен быть расположен в самой нижней точке системы.
Монтаж труб необходимо выполнять с уклоном в сторону обратного потока.
Поворотов в трубопроводе должно быть как можно меньше.
Для повышения эффективности отопления необходимы трубы с большим диаметром.
Надеемся, данная статья будет для вас полезной, и вы сможете самостоятельно смонтировать систему отопления без циркуляционного насоса в вашем загородном доме.
Газовое отопление
Электрическое отопление
Теплый пол
Монтаж, ремонт
Печи, камины
Центральное отопление
Радиаторы, батареи
Твердотопливное отопление
Альтернативное отопление
Особенности водяного отопления без насоса в частном доме: монтаж и обслуживание
На этапе строительства частного дома нужно задуматься об эффективной системе отопления. Есть много схем. Особое место занимает водяная отопительная система без циркуляционного насоса.
Виды конструкций
Отопительный контур — элементы, используемые в качестве системы отопления путем передачи тепловой энергии в воздушную среду. Популярнее всего системы, применяющие в качестве нагревательного источника котлы, бойлеры с подключением к водопроводу. Жидкость, пересекая нагревательные элементы, достигает заданной температуры, направляясь в отопительный контур. Перемещение теплоносителя обеспечивается двумя методами:
естественным;
принудительным.
Системы с естественным перемещением теплоносителя просты, надежны. Эффективность зависит от грамотного строения контура обогрева. В последнем случае внедряется насос, создающий давление. Теплоноситель двигается по трубопроводу.
Источники тепла для обогрева жидкости — котельное, бойлерное оборудование. Механизм работы основан на превращении одного вида энергии в тепловую. В зависимости от сырья, источника нагрева, котлы работают на газе, твердом топливе, электричестве, мазуте.
Все виды котельных агрегатов можно применить для обогрева частного дома. Популярны газовые, твердотопливные устройства.
В зависимости от соединения обогревательных устройств в отопительном контуре, различают: однотрубные, двухтрубные системы. Однотрубная система — когда батареи соединяются последовательно, вода, пересекая каждый элемент, возвращается в котел.
Минус — неравномерность прогрева помещения. Каждый последующий радиатор получает меньшее количество тепловой энергии.
В двухтрубной схеме отопления батареи подключаются параллельно стояку. Отрицательная сторона системы — сложность конструктивного исполнения, большой расход материала. В многоэтажных зданиях можно использовать только двухтрубную систему отопления.
Обогрев без насоса
Ранее проектирование водяных отопительных систем производилось без циркуляционных насосов. Сложность возникала при покупке, монтаже приборов, вызывающих принудительную циркуляцию воды в контуре. Когда на рынке появились зарубежные производители, ситуация резко изменилась. Чаще используют схемы с принудительной циркуляцией теплового носителя.
Сбои в подаче электрической энергии устранены не везде.
Как только отключается электричество, циркуляция воды прекращается. Помещение остывает. Батареи становятся холодными. Система отопления работает неэффективно. Вода в контуре промерзает. Требуется запуск источника тепловой энергии.
Преимущества, недостатки
С технической точки зрения, естественная циркуляция воды эффективна в высоких зданиях. Причина — свойства жидкости по передаче давления с поверхности на контур до нижнего узла.
Преимущество гравитационной циркуляции воды — экономия стройматериалов. Не нужны дорогие насосы, подводка электрической сети к контуру. Спроектировать, установить, эксплуатировать систему сможет любой мужчина. Не нужно оплачивать услуги мастера. При грамотном построении, система будет долго, эффективно отапливать дом. Капитальный ремонт не потребуется более 30 лет.
Схема естественной циркуляции воды предполагает процесс саморегулирования. Отопительная система отличается высокой тепловой устойчивостью.
высокий уровень инертности;
выдержка регламентированных уклонов труб при монтаже;
применение труб большого сечения;
высокая вероятность замерзания, по причине плохого напора воды;
завоздушивание отопительных приборов.
Чтобы устранить проблему завоздушенности в батареях, потребуются устройства стравливания воздуха. В системе устанавливают расширительный бачок, контролирующий уровень воды в котле.
Естественная циркуляция теплоносителя в трубах:
Принцип действия
Закон физики: после нагревания, тепловая энергия увеличивается в объеме, теряя прежнюю плотность. Агрегат, в котором выполняется обмен тепла между источником и носителем — теплообменник.
Прогретая жидкость легче охлажденной, теплогенератор ставят внизу отопительного контура. Слегка подогретый теплоноситель перемещается вверх. На его место по трубам опускается холодная вода. В случае естественной циркуляции в системе, рассматривается три физических закономерности: трение, расширение тел с повышением температуры, неразрывность струи.
В состав схемы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя входят:
Тепловой генератор — котел. В теплообменнике производится нагрев воды.
Трубы. Формируют направление движения воды. Трубопровод подводится к котельному оборудованию, радиаторам.
Отопительные приборы — радиаторы в разном исполнении (различаются формой, материалом).
Расширительный бак. Защищает на этапе компенсации увеличения объема жидкости из-за теплового расширения. Устанавливается в верхней точке контура отопления.
Простейшая схема без насоса — нагретый теплоноситель, движущийся по трубам, выходит из котла, охлажденная вода поступает обратно. Замкнутый круг.
Поступив вверх системы, вода начинает распределение по радиаторам. Наблюдаются процессы, противоположные циркуляции в котельном оборудовании. Вытесняя охлажденную жидкость, теплоноситель заполняет радиатор. Вода отдает тепло батарее. Тепловая энергия поступает в воздушную среду, прогревая помещение. Жидкость остывает, циркулирует в направлении котла. Процесс цикличен.
Отопление однотрубного типа
Отличие однотрубных схем — экономичность. Применяются системы редко. Прогретый теплоноситель, поднимаясь по трубам, последовательно минует батареи, расположенные на втором этаже. Направляясь вниз по трубам, проходит радиаторы, располагающиеся на нижнем этаже. Возвращается к котлу.
Температура верхних этажей дома выше, чем в квартирах первого этажа. Для достаточной циркуляции жидкости по трубам, потребуется нагревательный элемент высокой производительности. Для частных домов схема подходит по эффективности, качеству прогрева помещений.
Сделать систему более эффективной можно дополнительным внедрением обходной линии — байпаса. Из трубы выполняется участок замыкания. Диаметр материала не должен превышать размеры трубопровода. Байпас присоединяет вход, выход радиатора. Подключается к тройнику, в верхней точке отопительного контура, перед расширительным баком. Разделяет схему на две части.
Правильный механизм работы схемы отопления зависит от расширительного бака. Габариты — от количества батарей. Не должен заполняться более трех четвертых общего объема.
В частном доме лучше делать вертикальное подключение труб. Выполняется монтаж двух стояков: подъемного, опускного. Установка расширительного бака не потребуется, если сделать для каждой батареи систему автоматического стравливания воздуха, который скапливается вверху конвектора.
Контур двухтрубного типа отопления
В двухтрубной схеме исключается проблема неравномерного распределения тепла. Внедряют сразу два контура. Первый отвечает за циркуляцию горячей воды от источника к радиатору. Второй за отток оставшейся жидкости.
Способы соединения труб: с попутной циркуляцией, тупиковой. Попутное движение характеризуется созданием отводов от батарей одинаковой длины. Сохраняется равномерный прогрев. Схема популярности не обрела из-за большого расхода стройматериалов (труб).
Предпочтение отдают соединительной схеме с циркуляцией воды холодной, горячей в разных направлениях. Батареи, находящиеся ближе к отопительному устройству, прогреваются быстрее.
Разделяют схему отопления по виду разводки труб. Нагретая вода подается из цокольного этажа, подвала. Обратка размещается чуть ниже узла подачи.
Монтаж системы
Конструируя отопительную схему водяного типа без насоса, нужно грамотно расположить котел, нижний радиатор. Чем выше батарея по отношению к котельному оборудованию, тем хуже отток. Устройства обогрева лучше монтировать в подвальном помещении. На скорость циркуляции теплоносителя влияет:
сечение труб. С уменьшением диаметра трубопровода, увеличивается сопротивление, оказываемое теплоносителю;
материал труб. Лучше применять полиуретановые изделия;
количество мест изгибов. С уменьшением количества, увеличивается эффективность работы отопительного контура. Производительность зависит от количества запорной арматуры.
Чтобы рассчитать мощность котельного оборудования нужно применять рекомендации СНиП. Для одного квадратного метра отапливаемого помещения нужен обогревательный элемент мощностью 0,1 кВт. При монтаже обогревательного узла, необходимо утеплить стояк горячей воды, помещение с расширительным бачком.
Монтажные работы: устанавливают основной стояк. Сверху монтируют расширительный бак. Подсоединяют разводку на уровне 1/3 высоты комнаты от пола. Отводят трубы к радиаторам. Однотрубная разводка предполагает подключение труб к котлу с последнего радиатора. Двухтрубная — параллельное подсоединение батарей, врезку отводов в общий трубопровод.
Использование пара
Теплоносителем может быть вода, пар. Устанавливают парогенераторы, позволяющие преобразовать воду в пар, подавать по трубам.
Механизм: горячий воздух легче охлажденного. Прогретый пар быстро движется вверх отопительного узла. Искусственный прогрев не требуется. Поступая в батареи, газ охлаждается. Переходит в жидкое состояние. Снова возвращается в котел.
Отопительные системы жидкостного типа без насоса популярны. Это касается проектов частных, загородных домов. Важно произвести расчеты. Это обезопасит от замерзания холодной зимой.
Самотечное отопление частного дома — 5 условий надежной работы
В условиях холодного климата отопление играет важную роль в создании жизненного комфорта. А в зданиях с большой площадью печное отопление становится неэффективным. В таком случае лучше использовать системы с теплоносителем, нагреваемым в котле. Самый простой вариант – самотечное отопление частного дома, будет работать, только если будут соблюдены обязательные условия при проектировании и монтаже.
Принцип работы самотечной системы отопления частного дома
Любая система отопления, предполагающая использование теплоносителя, работает за счет его нагревания и последующего остывания. Так тепло, получаемое от сжигания топлива в котле, раздается по всему зданию. Теплоноситель, имеющий высокую температуру, поступает по трубам в радиаторы. Остывая в них, он возвращается в котел, чтобы снова нагреваться. А тепло, исходящее от поверхности радиаторов, обогревает помещения.
Существует две основных разновидности таких систем – с естественной циркуляцией теплоносителя, и с принудительной.
Как следует из названия, самотечная система отопления (ее иногда называют гравитационной) отличается от принудительной отсутствием насоса, который необходим для побуждения к циркуляции.
Движение в системе с естественной циркуляцией осуществляется лишь за счет разницы в весе холодной и горячей воды. Основные преимущества очевидны:
самотечное отопление частного дома может быть совершенно автономным и независимым от наличия инженерных коммуникаций;
устройство естественной циркуляции отопления несложно выполнить своими руками;
правильное отопление с естественной циркуляцией эффективно, экономично и безопасно.
Как же работает самотечное отопление частного дома без насоса? Секрет в том, что вес воды (как и любой жидкости) понижается с повышением температуры. Жидкость увеличивается в объеме, а плотность уменьшается. При температуре, близкой к кипению, вода насыщается воздухом и становится легче.
Зависимость веса кубометра воды от температуры
Стоит обратить внимание, что если вес одного кубометра воды при температурой 90°С и 80°С различается на 6,5 килограмм, то при температуре 40°С и 30°С – всего на 3,5 кг. Это очень важное явление, которое нельзя не учитывать при выборе диаметра труб.
И как же это сделать? Один кубометр воды при температуре 90°С весит 965 килограмм, а при 80°С – 971 килограмм. Если же снизить температуру с 90°С до 70°С, то куб станет на 12 килограмм тяжелее. На этом явлении и основан принцип работы самотечной системы отопления. Из котла нагретый теплоноситель поступает в разгонный коллектор под давлением поступающей в котел холодной воды, имеющей больший вес (это происходит, так как система практически замкнутая).
Уже на выходе из коллектора, вода теряет несколько градусов, а после прохода через радиаторы она остывает еще сильнее. В результате в дальних от котла стояках вода давят вниз сильнее, так как она в них холоднее. Соответственно скорость движения ее может быть больше.
Поступая под действием гравитации в котел, холодная вода вытесняет горячую , имеющую меньший вес, обратно в систему отопления. Такое движение происходит циклично. В замкнутой системе отопления естественная циркуляция будет продолжаться до тех пор, пока котел нагревает воду до нужной температуры.
Диаметр трубы для самотечного отопления
Первое и основное условие надежной работы гравитационного отопления – большой диаметр стояков (вертикальных магистральных труб) и лежаков (верхних и нижних горизонтальных подводящих труб). И по этому поводу часто можно услышать одно из главных заблуждений:
Миф 1-й:В самотечной системе отопления с тонкими трубами циркуляции не будет никогда.
Это не совсем так. Циркуляции можно добиться и при тонких трубах. Однако для комфортного отопления такая система будет непригодна.
Дело в том, что в тонкой трубе окажется воды меньше, чем в толстой. И это понятно – площадь сечения увеличивается в зависимости от диаметра в квадратичной пропорции. В трубе диаметром, например, 20 мм при высоте стояка 6 метров будет всего два литра воды. При разнице температур между «подачей» с 60°С и «обраткой» с 40°С вес в них будет различаться на 11 грамм. Этого уже достаточно, чтобы привести в движение воду – тяжелая холодная начнет давить вниз. Но при большой длине труб трение воды об их стенки уравновесит силу тяжести и циркуляции не будет. Запустить ее можно двумя способами:
увеличить разницу температур между «подачей» и «обраткой»;
увеличить начальную температуру «подачи» – разница в весе при высоких температурах ощутимее (см. таблицу).
Первый способ обычно и применяют – включают в циркуляционную систему радиаторы отопления. Они быстрее остужают теплоноситель, забирая из него тепло и отдавая в помещение. Но это не может происходить бесконечно. Сравнявшись с комнатной температурой, вода перестанет остывать, а разница в весе еще не будет достаточной для естественной циркуляции. К тому же сами радиаторы тоже увеличивают сопротивление системы.
В результате приходится нагревать воду в котле до более высокой температуры. Циркуляция запустится, но тогда в доме станет жарко, ведь температура теплоносителя поднимется выше расчетной. Да и КПД такой системы резко упадет. Дело в том, что холодная вода «принимает» большее количество теплоты от сжигания топлива, нежели горячая. Поэтому при попытке нагреть горячий теплоноситель еще сильнее, большая часть тепла от сгорания топлива будет буквально вылетать в трубу котла, оставшись неиспользованной.
А теперь – расчет для трубы диаметром 50 мм. В шестиметровом стояке из такой трубы вместится почти 12 литров воды. А при разнице температур между «подачей» с 60°С и «обраткой» с 40°С вес будет различаться уже на 72 грамма. Такая система будет циркулировать и при более низкой температуре. Это позволит осуществлять топку котла равномернее и эффективнее, поднимая температуру, только если это необходимо для обогрева помещения.
Диаметр труб для гравитационной системы отопления частного дома должен быть как можно больше, и уж точно не меньше выходного и входного патрубков котла. При этом нельзя забывать, что диаметр нижней разводки не может быть меньше, чем у верхней. В противном случае движение воды будет затруднено.
Угол наклона трубы отопления при естественной циркуляции
Миф 2-й:Если монтаж гравитационной системы отопления выполнен без уклона в сторону движения воды, то и циркуляции не будет.
И это утверждение тоже в корне неверно. Как уже объяснялось выше, циркуляция возникает не от того, что вода движется сверху вниз «самотеком», хоть иногда систему так и называют. Движение происходит из-за разницы веса воды в закольцованной схеме. Если ее разомкнуть, вода, конечно, двигаться по горизонтальным участкам не станет. А вот при соблюдении прочих условий, циркуляция будет, даже если горячей воде придется подниматься вверх по контруклону. И это совершенно естественно. Ведь поднимается же она от котла по совершенно вертикальному коллектору. Просто снизу ее подпирает холодная вода с большим весом. Таким образом, самотечная система отопления частного дома без уклона тоже будет работать.
Однако смысл в том, чтобы делать лежаки с уклоном в сторону движения теплоносителя, все же присутствует. Дело в том, что в водяной системе с естественной циркуляцией, как и с принудительной, всегда будет собираться воздух. Он будет выделяться из воды при нагревании или будет попадать в систему при пополнении теплоносителя.
В принудительной системе насос разгонит этот воздух и теплоноситель будет двигаться вместе с ним. А в гравитационной системе скорость движения низкая. Поэтому воздух, собравшись в какой-либо точке, образует пробку, которая будет препятствовать движению воды.
Такую воздушную пробку можно удалить, установив в самом высоком месте системы кран для спуска воздуха. Однако если таких мест сбора воздуха будет несколько, обслуживание системы будет затруднено.
Если уклоны (не обязательно их делать большими) будут равномерными и не будет контруклонов, при заполнении системы весь воздух будет выдавливаться к спускному крану.
Заполнять трубы отопительной системы нужно, подключившись к ее нижней точке, и очень медленно. При большой скорости подачи воды в трубах обязательно останется воздух.
Расширительный бак для самотечной системы отопления частного дома
Миф 3-й: Расширительный бак для самотечной системы отопления должен быть обязательно открытого типа.
Расширительный бак в системе отопления необходим для выравнивания давления в ней. При нагревании объем жидкости увеличивается, а для правильной работы и надежной циркуляции потребуется удалять из труб ее излишки. Если этого не сделать, давление может разорвать трубы и радиаторы.
Для выравнивания давления и устанавливают расширительный бак. Вода выдавливается в него, а вместе с ней обычно выходит воздух. Поэтому расширительный бак рекомендуется устанавливать в самой высокой точке системы. Однако ничто не мешает установить такой бачок в любом месте системы.
Давление жидкости одинаково во всех точках и зависит только от высоты гидравлического столба. Поэтому в нижней точке системы оно будет наибольшим. Это потребует установки бака более надежной конструкции. К тому же, он должен быть герметичным, иначе теплоноситель выльется. В таких конструкциях применяют мембранный бак закрытого типа.
Самым простым в обслуживании является вариант, когда самотечное отопление частного дома оборудовано закрытым расширительным бачком установленным в верхней точке водяной системы, а в нижнюю трубу подключена система подпитки. Она представляет собой трубу, которая выходит вверх и заканчивается небольшим открытым бачком. Если снабдить трубу краном, то после заполнения системы и выхода на рабочую температуру, его можно закрыть. В результате получится закрытая система отопления с естественной циркуляцией. Если перед расширительным бачком установить кран для стравливания воздуха, такую систему легко будет обслуживать самостоятельно.
Расположение радиаторов в системе естественной циркуляции и их подключение
Миф 4-й:Если нижние радиаторы расположены ниже средней линии котла, то циркуляции не будет и система без насоса работать не будет.
На самом деле для циркуляции неважно, на какой высоте будут установлены радиаторы. Иногда на нижнем этаже их просто невозможно расположить выше котла. Побуждением к циркуляции станет увеличивающийся вес остывающей воды в дальнем стояке. Он будет перевешивать вес разогретой воды в подающем коллекторе. Точно так же, остывая в каждом стояке и в радиаторах верхних этажей, теплоноситель под своим весом будет двигаться и через нижние приборы отопления. Поэтому утверждение о том, что циркуляции не будет, несостоятельно.
Однако подводные камни есть и здесь. Дело в том, что температура нижних радиаторов при расположении на уровне котла, будет невелика. Ведь скорость движения теплоносителя зависит от скорости его остывания. На одной высоте в системе он будет иметь примерно одинаковую температуру.
То есть температура радиаторов, расположенных ниже котла, будет не выше, чем у «обратки». Потребуется увеличивать полезную площадь поверхности отопительных приборов, увеличивая число секций или самих радиаторов.
Читайте, как рассчитать количество секций радиаторов на комнату в доме или в квартире.
Разрабатывая схему отопления с естественной циркуляцией воды, рекомендуется располагать котел как можно ниже. Если есть подвальное или полуподвальное помещение, то это идеальное место для котельной. Ну а если все же не удается разместить котел в нижней точке дома, то рекомендуется расположить радиаторы как можно выше.
Утепление главного коллектора
Особую роль играет то, как функционирует разгонный коллектор в системе отопления естественной циркуляции. Это, как правило, труба большого диаметра, по которой и поднимается рабочий теплоноситель. Диаметр коллектора не должен быть менее выходного отверстия котла.
Очень часто плохая работа системы отопления с естественной циркуляцией связана с тем, что в главном коллекторе теплоноситель остывает. Так как он здесь имеет самую высокую температуру, то и потери значительны. Ведь чем горячее жидкость, тем быстрее температура стремится выровняться с окружающей средой.
Чтобы улучшить работу системы, иногда достаточно лишь утеплить коллектор. Возможно, в этом случае некоторые дальние радиаторы, которые не прогревались до необходимой температуры, станут отдавать тепло в помещения.
Котел для самотечного отопления и его подключение
Особое внимание следует уделить выбору котла для самотечного водяного отопления. По сути, любой отопительный агрегат, предназначенный для работы с принудительной циркуляцией, будет работать и в самотечной системе. Однако для надежной работы необходимо выполнение нескольких условий:
входной и выходной патрубки котла должны быть достаточно большого размера;
внутренние элементы котла должны быть достаточно объемными, так чтобы сопротивление движению жидкости было минимальным;
выходной патрубок должен быть направлен вверх, а не в сторону.
Читайте, как выбрать мощность котла для отопления частного дома.
Подключение котла к системе должно производиться трубами не меньшего диаметра, чем входной и выходной патрубки. Допускается незначительное уменьшение сечения на небольшом участке магистрали, однако протяженность такого участка должна быть невелика.
Итак, самотечное отопление частного дома с естественной циркуляцией необходимо проектировать, соблюдая ряд условий:
секции котла и трубы магистрали (стояки и лежаки) должны быть как можно большего диаметра;
для того, чтобы система не завоздушивалась, лежаки не должны быть идеально горизонтальными, а небольшой уклон должен быть направлен от самой высокой точки в направлении движения теплоносителя;
схема самотечного отопления в частном доме должна быть оборудована расширительным баком, подключенным в самой верхней точке;
котел для самотечной системы отопления необходимо располагать как можно ниже по отношению к остальным элементам системы, что обеспечит лучший нагрев радиаторов, а соответственно и комнаты, в которой они расположены;
главный коллектор и все трубы самотечной системы, проходящие в неотапливаемых помещениях, должны быть хорошо утеплены.
А вот устанавливать теплоаккумулятор для отопления с гравитационной системой не рекомендуется — эффект он не даст, а дополнительное сопротивление для движения теплоносителя обеспечит.
Несоблюдение одного из вышеприведенных условий может значительно ухудшить работу системы. Если же пренебречь двумя или более, отопление может не работать вовсе. И наоборот, правильная самотечная система отопления, выполненная своими руками, обеспечит тепло при любых погодных условиях.
Источник https://teplospec.com/montazh-remont/kak-ustroena-sistema-otopleniya-bez-nasosa-varianty-i-sposoby-ustroystva.html
Источник https://laminatepol.ru/33095-osobennosti-vodyanogo-otopleniya-bez-nasosa-v-chastnom-dome-montazh-i-obsluzhivanie.html
Источник http://glava-v-dome.ru/samotechnoe-otoplenie-chastnogo-doma/
