Радиаторы для самотечной системы отопления. Принцип функционирования оборудования

Радиаторы для самотечной системы отопления. Принцип функционирования оборудования

Система предусматривает проталкивание горячей воды наверх. Использование данной схемы отопления дома позволяет выполнять монтаж котла ниже отопительных радиаторов.

С верхней части вода в трубе с небольшим углом продвигается дальше. Здесь нужно обратить внимание на трубы, что отходят от главной ветки, подключенные к отопительным батареям, поскольку они должны быть тоньше.

Наиболее актуальным этот принцип является для систем с верхним типом раздачи, откуда самотечная система проталкивает воду к радиаторам.

В случае, когда используется схема, подразумевающая нижнюю раздачу, отопление частного двухэтажного дома самотечным способом возможно, только если есть разгонный контур. Это означает, что следует создать перепад высот, путем подключения трубы к котлу, подымающуюся к расширительному бачку. Далее труба опускается на уровень окон и оттуда делается разводка по батареям.

Следует учесть: помехой самотечной системы отопления может быть низкий потолок, поскольку предусмотрено, что труба от верхней точки котла должна на 1,5 метра отходить, и плюс расстояние на расширительный бачок.

Наибольшим плюсом, которым обладает гравитационная отопительная система , является, то, что самотек воды выполняется без участия других систем. Это означает, что в случае использования дровяного котла , горячая вода будет поступать в систему самотеком без использования насоса или какого-либо другого оборудования, требующего включения электричества.

Правда, при помощи таких схем можно обогревать только дома небольшой площади, поскольку существует ограничение длины контура труб не более 30 метров. Такая система еще носит название ленинградка.
Разновидности самотечных отопительных систем

Используется одна или две трубы, и это не влияет на принцип работы, поскольку вода поднимается как можно выше, где учитывается уклон, а далее она поступает во все элементы системы. Двухтрубный вариант системы закрытого типа отличается тем, что вода переходит в соседнюю ветку, через вход обратки котла.

Отличием однотрубной системы является то, что здесь на вход вода поступает от последнего радиатора. Подобный принцип применяется и в отопительных системах, сделанных своими руками.

Самотечная система отопления в двухэтажном доме. Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм., а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Твердотопливный котел для самотечной системы отопления. Особенности самотечной системы

Нюансы в монтаже и эксплуатации системы обогрева с естественной циркуляцией:

• нет автоматической регуляции температур, повысить или понизить интенсивность нагрева радиаторов или других отопительных приборов можно только путем ручной регулировки работы котла. За счет этого комфорт отопления при самотечной системе ниже, а расходы на энергоносители могут быть выше;
• необходимы трубы большего диаметра (от 40 мм и больше), что также скажется на первоначальных затратах. Желательно применять металлические трубы и открытый способ монтажа, чтобы активнее происходило охлаждение, а циркуляция была лучше;
• потребуется котел с малым гидравлическим сопротивлением. Например, это могут быть твердотопливные котлы, газовые чугунные модели;
• нужен расширительный бак в верхней точке системы, в котором нужно следить за его заполнением не меньше, чем на 25% от его емкости;
• нужно установить радиаторы с низким гидравлическим сопротивлением и большим диаметром подключения. Подойдут чугунные, алюминиевые или биметаллические радиаторы.

Как быть, если отопление организовывается на два крыла здания? Схематически это реализуется путем разделения подающего трубопровода на два с одной общей точкой возврата. Но работать эффективно такая система будет только для твердотопливных котлов с высокой температурой нагрева теплоносителя. При более низких температурах нагрева есть риск неравномерного распределения теплоносителя и плохой нагрев одного из контуров.

Как быть, если в здании два этажа? В этом случае самотечное отопление вполне возможно, но будет эффективным только при наличии полноценного чердака, а не просто мансарды на втором этаже, где есть отапливаемые комнаты. Иначе возникают сложности с установкой расширительного бака, а при ломаной и сложной крыше есть риск большого числа поворотов и изгибов, которые создадут ненужное гидравлическое сопротивление в системе.

Самотечная система отопления с теплоаккумулятором. Теоретическая подковка –, как работает самотек

Естественная циркуляция воды в системах отопления функционирует благодаря гравитации. Как это происходит:

1. Берем открытый сосуд, наполняем водой и начинаем подогревать. Самый примитивный вариант – кастрюля на газовой плите.
2. Температура нижнего слоя жидкости растет, плотность уменьшается. Вода становится легче.
3. Под воздействием притяжения верхний более тяжелый слой опускается на дно, вытесняя менее плотную горячую воду. Начинается естественная циркуляция жидкости, называемая конвекцией.

Справка. Зависимость плотности воды от температуры – не линейная. Чем сильнее греется жидкость, тем быстрее снижается ее плотность, что хорошо заметно на графике.

Пример: если нагревать 1 м³ воды от 50 до 70 градусов, он станет легче на 10.26 кг (ниже смотрим таблицу плотностей при различных температурах). Если продолжить нагрев до 90 °С, то куб жидкости потеряет уже 12.47 кг, хотя дельта температур осталась прежней – 20 °C. Вывод: чем ближе вода к точке кипения, тем активнее происходит циркуляция.

Аналогичным образом теплоноситель циркулирует самотеком по домашней сети теплоснабжения. Подогреваемая котлом вода теряет вес и выталкивается кверху остывшим теплоносителем, вернувшимся из радиаторов. Скорость течения при перепаде температур 20–25 °C составляет всего 0.1…0.25 м/с против 0.7…1 м/с в современных насосных системах.

Малая скорость движения жидкости по магистралям и приборам отопления вызывает такие последствия:

1. Батареи успевают отдать больше тепла, а теплоноситель – остыть на 20–30 °C. В обычной отопительной сети с насосом и мембранным расширительным баком температура падает на 10–15 градусов.
2. Соответственно, котел должен производить больше тепловой энергии после запуска горелки. Держать генератор на температуре 40 °C бессмысленно – течение замедлится до предела, батареи станут холодными.
3. Чтобы доставить до радиаторов потребное количество тепла, надо увеличить проходное сечение труб.
4. Фитинги и арматура с высоким гидравлическим сопротивлением способны ухудшить либо вовсе остановить самотек. Сюда относятся обратные и трехходовые клапаны, резкие повороты на 90° и сужения труб.
5. Шероховатость внутренних стенок трубопроводов не играет большой роли (в разумных пределах). Маленькая скорость жидкости – невысокое сопротивление от трения.
6. Котел на твердом топливе + самотечная система отопления может спокойно работать без теплоаккумулятора и смесительного узла. Благодаря медленному течению воды конденсат в топливнике не образуется.

Монтаж самотечной системы отопления. Виды водяных систем отопления в частном доме

Существует несколько видов водяного отопления для частных домов. Здесь мы подразумеваем стандартные системы обогрева с помощью радиаторов, теплые полы и плинтусное отопление. Отдельные виды могут совмещаться друг с другом, что позволяет достичь эффективного обогрева. Например, в спальнях и гостиных монтируются обычные радиаторы, а в ванных комнатах и туалетах нередко прокладываются теплые полы – отличное решение для тех, кто не выносит холода и не любит холодный кафель. Давайте разберемся в отдельных видах отопления и в их преимуществах.

Радиаторные

Радиаторные системы отопления являются неустаревающей классикой. Принцип их работы заключается в передаче тепла от теплоносителя через устанавливаемые в помещениях радиаторы. Такие отопительные системы смонтированы в подавляющем большинстве зданий различного назначения – в жилых, производственных, административных, хозяйственных и многих других. Они отличаются относительной легкостью в монтаже – достаточно протянуть трубы и подключить к ним радиаторы.

Раньше водяное отопление в частном доме предусматривало монтаж громоздких чугунных радиаторов. Со временем им на смену пришли более легкие и тонкие стальные радиаторы, изготовленные из стойкой к коррозии стали. Позднее на свет появились алюминиевые батареи – они отличаются легкостью, дешевизной и выносливостью. Для частного дома это самый идеальный вариант батарей.

Главным плюсом радиаторных систем является то, что для их прокладки не нужно заливать бетонные стяжки. Весь монтаж сводится к установке котла и радиаторов с их последующим подключением. Радиаторы обеспечивают эффективный прогрев помещений и не нарушают дизайн интерьеров, особенно, если в качестве них выступают современные алюминиевые многосекционные батареи.

Теплый пол

Водяное отопление пола в частном доме может работать как в самостоятельном режиме, так и во вспомогательном. В самостоятельном режиме надобность прокладывать трубы с радиаторами отпадает, а все тепло испускают полы. Благодаря этому на таких полах могут без опаски играть дети, их не продует и не просквозит. У вас постоянно мерзнут ноги? Тогда вам обязательно придутся по душе всегда теплые полы. Во вспомогательном режиме они работают как дополнение к радиаторным системам.

Системы теплых полов хороши на кухнях, в ванных комнатах и туалетах, где на полу чаще всего лежит вечно холодная плитка. Прокладка отопления поможет сделать полы теплыми и комфортными. Например, вбольше не придется становиться босыми ногами на холодную плитку. То же самое относится и к туалету. Если у вас на кухне лежит кафельный пол, смело укладывайте системы теплых полов и здесь. Еще одно место, где теплый пол станет атрибутом комфорта, это спальня – согласитесь, мало приятного вылезать из-под теплого одеяла и становиться пятками на холодные полы.

Для теплых полов характерна низкая температура теплоносителя, не превышающая +55 градусов, что позволяет создавать экономичные системы отопления. Но необходимость делать бетонные стяжки и проходить сквозь стены и дверные коробки является весомым минусом. Лучше всего продумать необходимость монтажа системы еще на этапе постройки дома.

Плинтусные

Современные отопительные системы, построенные на основе классических алюминиевых радиаторов, отличаются тем, что тепло от них распространяется только вверх – за счет естественной конвекции. В результате весь теплый воздух поднимается, а на его место поступает холодный воздух. Нет ничего удивительного в том, что у домочадцев начинают мерзнуть ноги. Единственным плюсом является отсутствие холода от окон, так как он уносится конвекцией к потолку. Но что делать с отоплением? Не опускать же радиаторы на самый пол?

Выходом из ситуации становятся плинтусные системы отопления. Здесь используются малогабаритные радиаторы, сделанные из латуни или алюминия. Подача теплоносителя осуществляется с помощью пластиковых труб небольшого диаметра. Система дополняется кранами, спускниками воздуха и прочими необходимыми аксессуарами.

Все это уложено в специальный пластиковый плинтус – попадающий сюда воздух нагревается и нагревает находящиеся сверху стены. Далее помещение согревается инфракрасным излучением от нагретых стен и полов. Сквозняки, дующие по полу, в обогреваемых помещениях отсутствуют. Здесь прогреваются не только стены, но и сами полы, делая комнаты теплыми и комфортными.

Достоинством плинтусного отопления является то, что его можно проложить на любом этапе, даже после завершения строительства. Недостатки – высокая стоимость монтажа и куча требований к размещению плинтусов и прочих элементов. Допускается и одновременный монтаж всех видов описанных систем.

Система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах .

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией. Схема вертикальная

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

Все представленные выше схемы однотрубных разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка с разгонным коллектором

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Самотечная система отопления из полипропилена. Особенности гравитационной системы отопления

В основе принципа работы лежит свойство воды расширяться при повышении температуры. Создание разницы давления в замкнутом контуре труб и является основой циркуляции жидкости. Благодаря этому эффекту гравитационная закрытая система отопления получила другое название – самотечная.

Конструктивно она должна состоять из следующих элементов:

• Котел . Прибор, предназначенный для передачи энергии сгорающего топлива (дрова, уголь, газ и т.д.) теплоносителю (воде, антифризу). В гравитационной закрытой системе отопления это происходит с помощью теплообменника, расположенного максимально близко в котле к камере сгорания;
• Трубопроводы . Необходимы для транспортировки нагретой жидкости от теплообменника к приборам обогрева;
• Радиаторы . Являются основным источником тепла в помещении. Их большая площадь обеспечивает максимальный теплообмен между нагретой водой и воздухом в комнате;
• Устройства контроля и безопасности . К ним относятся расширительный бак, гравитационный клапан для отопления, вентили и дроссели.

Во время нагрева воды в теплообменнике происходит ее расширение, что создает избыточное давление. В свою очередь, холодный теплоноситель из обратной трубы имеет более высокую плотность и начинает вытеснять жидкость с высокой температурой. В результате этого происходит циркуляция.

Одним из главных элементов системы является разгонный коллектор – вертикальный патрубок, соединенный с котлом. Если изготавливается гравитационная система отопления своими руками, ему нужно уделить особое внимание – начиная от материала изготовления труб, и заканчивая их диаметром.

Чем больше объем разгонного коллектора, тем выше скорость теплоносителя. Для этого нужно рассчитать его оптимальное сечение и высоту.

Гравитационная система отопления двухэтажного дома должна быть рассчитана таким образом, чтобы теплоноситель смог максимально равномерно распределяться по нескольким контурам.

Самотечная система отопления диаметр труб. 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.