Система отопления с естественной и принудительной.. Естественная и принудительная циркуляция

Система отопления с естественной и принудительной.. Естественная и принудительная циркуляция

В частных домах используют следующие виды отопительных систем:

• с естественной циркуляцией;
• с принудительной циркуляцией.

Естественная циркуляция . Ее работоспособность основана на разности плотности горячей и холодной. Верхние позиции такой системы занимает теплая вода, а нижние – холодная. Остывая, теплая вода перемещается вниз, а нагреваясь – вверх.

Вторым фактором, который обеспечивает естественную циркуляцию водных масс, является наклон, под которым осуществляется монтаж труб.

Так графическим путем представлены источники возникновения циркуляционного напора. Во-первых, его появление обусловлено разными температурами воды, а, во-вторых, наклонным положением труб (+)

Преимуществом схемы с естественной циркуляцией является её полная независимость от энергоснабжения.

Недостатков же у неё гораздо больше:

• небольшой радиус действи я, не превышающий 30 м в горизонтальном измерении;
• длительность разогрева — продолжительный период достижения рабочих температур во всех точках системы при запуске после длительного перерыва;
• риск остановки работы из-за образования льда в открытом расширительном бачке.

Диаметр трубопровода должен быть достаточно велик по  причине низкого циркуляционного давления в контуре. Этот фактор влияет также на выбор батарей, потому что современные радиаторы обладают слишком узким сечением, которое создаёт дополнительное сопротивление, противодействующее циркуляции «самотёком».

Для того чтобы дополнительно стимулировать движение теплоносителя трубопровод сооружают с уклоном так, чтобы на 1 погонный метр приходилось в среднем 3 мм. Правильный монтаж труб под нужным углом – задача непростая, но без её решения система будет функционировать значительно медленней и эффективней.

Из-за того что теплоноситель последовательно перемещается по приборам в ближние к магистрали подачи батареи он поступает с более высокой температурой (+)

К дальним радиаторам гравитационных систем теплоноситель подтекает уже существенно остывшим. Чтобы сохранить температуру нагрева, следует использовать чугунные радиаторы. Чтобы сбалансировать разницу температур, у дальних батарей должно быть больше секций, чем у ближайших к котлу.

Принудительную циркуляцию обеспечивает насос. В схеме может присутствовать как один, так и несколько насосов. Использование нескольких насосов предпочтительнее: аварийное отключение одного из них не выведет из строя всё отопление.

Теплоноситель циклично перемещается по замкнутому контуру, в который включен расширительный бачок, что исключает испарение воды.

Самотечная система отопления закрытого типа. Принцип работы отопительных систем с естественной циркуляцией

Самотечная система отопления частного дома организована с учетом физических законов. Разность между плотностью и весом нагретой и охлажденной жидкости способствует естественному току теплоносителя в сети. Давление в контуре практически отсутствует и составляет всего 0,5-0,7 атмосфер.

Поскольку в процессе нагревания объем жидкости увеличивается, в контуре устанавливается расширительный бак. Главное его назначение в уравновешивании давления в системе. Излишек расширившейся жидкости поступает в эту емкость, а при снижении давления в сети вода из бака переходит обратно в трубопроводы. Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке сети после разгонного вертикального стояка.

К самотечному контуру можно подключать теплые полы. При этом требуется установить насосное оборудование только на трубопровод в полу, а в разводке отопительных приборов теплоноситель будет циркулировать естественным образом.

Также гравитационную схему можно использовать в комплексе с бойлером косвенного нагрева. Это оборудование устанавливают в наивысшей точке разводки, но ниже расширительного бака. При этом не придется использовать насосное оборудование. Если такую схему применить не получается, то насос монтируется только на накопительную емкость. В этом случае обязательно устанавливают обратный клапан для защиты от рециркуляции теплового носителя.

Важно! В самотечных контурах обязательно делают уклон трубопровода с обраткой в сторону котла, чтобы обеспечить движение охлажденной жидкости.

Безнасосная система 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.

Система отопления с естественной циркуляцией воды. Принцип работы отопления с естественной циркуляцией

Для работы любой водяной отопительной системы необходимо обеспечить циркуляцию теплоносителя по трубам. Нагреваясь в котле, горячая вода должна поступать в батареи и радиаторы для передачи тепла в помещения дома. Водяная система отопления с естественной циркуляцией не является исключением.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Движение теплоносителя происходит за счет разности плотности в нормальном и в нагретом состоянии. При попадании в теплообменник работающего котла происходит повышение температуры воды и как следствие – уменьшение плотности. Так как удельная масса холодного теплоносителя выше – он начитает вытеснять нагретый. В результате этого образуется движение масс.

Перед тем как сделать водяное отопление с естественной циркуляцией своими руками следует внимательно ознакомиться с техническими характеристиками и спецификой эксплуатации:

• Высокая степень надежности . Отсутствие движущихся элементов (крыльчатка циркуляционного насоса) и давление, равное атмосферному, обеспечивают длительную эксплуатацию естественной системы отопления частного дома;
• Инерционность системы . Естественная циркуляция в закрытой системе отопления обеспечивается за счет небольшой разности давления. Поэтому скорость поступления горячей воды к радиаторам будет минимальной;
• Обязательное соблюдение уклона магистралей . Для нормальной работы уклон системы отопления с естественной циркуляцией должен соответствовать расчетным данным. Трубы монтируют с уклоном от котла, а для обратной магистрали – к котлу. Таким образом обеспечивается оптимальная работа системы.

Также следует отметить, что монтаж системы отопления с естественной циркуляцией рекомендуется осуществлять для схем с протяженностью трубопроводов не более 30 м.п. В противном случае большой объем остывшего теплоносителя существенно снизит его скорость.

Традиционная схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией может предусматривать монтаж газового, твердотопливного или электрического котла. Важно чтобы в их конструкции была предусмотрена система защиты от перегрева в случае обратного движения теплоносителя или возникновения воздушных пробок.

Гравитационное давление в водяной системе отопления с естественной циркуляцией зависит от. Подробное описание системы

Гравитационное отопление открытого типа

В процессе нагрева воды некоторая ее часть будет неизбежно испаряться в виде пара. Для своевременного удаления в самой верхней части системы устанавливается расширительный бак. Он выполняет 2 функции – через верхнее отверстие удаляется избыток пара и происходит автоматическая компенсация потери объема жидкости. Подобная схема получила название открытой.

Однако она имеет один существенный недостаток — относительно быстрое испарение воды. Поэтому для больших разветвленных систем предпочитают делать гравитационную систему отопления закрытого типа своими руками. Основные отличия ее схемы заключаются в следующем.

• Вместо открытого расширительного бака в самой высокой точке трубопровода устанавливают автоматический воздухоотводчик. Гравитационная система отопления закрытого типа в процессе нагрева теплоносителя вырабатывает большое количество кислорода из воды, который помимо избыточного давления является источником ржавления металлических элементов. Для своевременного удаления пара с повышенным содержанием кислорода устанавливают автоматический воздухоотводчик;
• Для компенсации давления уже остывшего теплоносителя перед входным коллектором котла монтируют мембранный расширительный бак закрытого типа. Если гравитационное давление в системе отопления превысит допустимую норму, то эластичная мембрана компенсирует это, увеличив общий объем.

В остальном при проектировании и монтаже гравитационной системы отопления только своими руками, можно придерживаться обычных правил и рекомендаций.

Система отопления открытого типа с насосом. Из чего состоит система и как она работает

Чтобы тепло поступало от котельной к приборам отопления, в водяной системе используется посредник – жидкость. Теплоноситель такого типа перемещается по трубопроводу и нагревает помещения в доме, причем все они могут иметь разную площадь. Этот фактор делает популярной подобную систему отопления.

Движение теплоносителя может осуществляться естественным путем, в основе циркуляции лежат принципы термодинамики. Благодаря разной плотности холодной и нагретой воды и уклону трубопровода вода движется по системе.

Одним из важных элементов системы отопления является открытый расширительный бачок, сюда поступает лишняя нагретая жидкость. Именно этот элемент стабилизирует давление теплоносителя. Главное условие – бак следует располагать в самой верхней точке отопительной системы.

Открытое теплоснабжение функционирует по следующей схеме:

• В котле нагревается вода и подается к приборам отопления в каждое помещение дома.
• На обратном пути лишняя жидкость уходит в расширительный бак открытого типа , ее температура понижается, и вода обратно возвращается в котел.

Системы отопления однотрубного типа подразумевает использование одной магистрали для подачи и обратки. Двухтрубные системы имеют независимую подающую и обратную трубу. При решении самостоятельно монтировать зависимую систему отопления лучше выбрать однотрубную схему, она более проста, доступна и имеет элементарную конструкцию.

Однотрубное теплоснабжение состоит из следующих элементов:

• Котел отопления.
• Батареи или радиаторы.
• Расширительный бачок.
• Трубы.

Упрощенная схема подразумевает использование вместо радиаторов трубы сечением 80-100 мм, но следует учитывать, что такая система менее эффективна в эксплуатации.

Двухтрубная открытая система отопления с насосом более затратная в материальном плане и характеризуется сложным монтажом. Однако в этом случае практически устраняются все недостатки однотрубной системы, что позволяет компенсировать расходы и сложность устройства. Все приборы отопления получают теплоноситель с одинаковой температурой, при этом остывшая жидкость направляется в обратку.

Контруклон в системе отопления. Как исправить ошибки в самотечной системе отопления

Во первых, причиной плохой работоспособности самотечной системы из за очень слабого уклона может являться недостаточная заполненность ее теплоносителем, то есть, водой. Может показаться, что если есть вода, значит немного воздуха в ее отдельных участках не помешает, однако в случае самотечной системы отопления это в корне неверно. Именно полная заполненность системы и является основным двигателем такого отопления. В самотечной системе вода не бежит, а продавливается в связи с увеличением собственного объема при нагревании. Поэтому небольшие скопления воздуха на протяжении магистрали используются этой же водой чтобы компенсировать свое расширение и циркуляция если и не встает, то начинает работать очень медленно.

Как исправить: Необходимо прогнать по системе воду, оставив ей только один выход, через расширительный бак. Это может оказаться очень длительной процедурой, так как незаметные глазу изгибы трубы могут локализовать воздушные карманы и процесс выгонки воздуха проходит медленно. Гарантом успеха станет большая скорость прохождения воды из самого отдаленного участка систему по направлению к расширительному баку.

В случае же монтажа самотечной системы отопления с участками, где путем измерений с помощью строительного уровня были выявлены участки с контруклоном, то тут дело по исправлению будет сложнее. Магистраль отопление завязана жестко с радиаторами, очень часто монтаж происходит без запорной арматуры, поэтому при помощи болгарки радиаторы отрезаются от подающей и обратной магистрали. Следует отметить, что в некоторых случаях при монтаже подающей и обратной магистрали уровень выставляется правильно, со всеми необходимыми уклонами. Но при монтаже и соединении ее непосредственно с радиаторами, всегда был и будет существовать риск того, что при корректировке положения отводов и прочего можно неосознанно нарушить выставленный уровень. Это очень актуально при вариантах с трубой диаметром до 2-х дюймов. Если в одном месте случился именно такой случай, то это как раз и приводит к нарушению уклона. Если в одном месте пришлось притягивать трубу к отводу и случился прогиб, то согласно модели поведения трубы в другом месте случится «горб», и в том месте будет, соответственно, контруклон. Решение и методы основываются на том, что вот такие нюансы возникают именно на трубе подачи, на верхней трубе.

Поэтому надо чтобы сначала к трубе подачи были приварены патрубки, потом на основе их местоположения были смонтированы радиаторы, и лишь потом, нижние. Обуславливается это удобством монтажа и сварки нижних швов.

Схема самотечной системы отопления. Принцип действия системы отопления с естественной циркуляцией

Работа выстроена на физических законах. При нагревании плотность и вес воды снижаются, а при остывании показатели возвращаются к стандартным параметрам. Давление в системе почти отсутствует – в формулах теплотехнических расчетов принимается соотношение 1 атм. на 10 м напорного водяного столба. Таким образом, при обустройстве отопительной системы в 2-х этажном строении расчет гидростатического давления показывает не более 1 атм., в одноэтажных не более 0,7 атм. на 10 м напорного водяного столба.

Из-за увеличения объема прогретой жидкости самотечная система отопления частного дома дополняется расширительным баком, который устанавливается на трубе подачи теплоносителя вверху системы. Задача емкости – компенсировать повышение объема воды.

Самоциркулирующая система используется в частных строениях и позволяет выполнять подключения:

1. К теплым полам. Циркуляционный насос нужен только на водяной контур теплого пола, вся остальная теплосистема будет работать в самотечном режиме. При отключении питания (электричества) комната будет отапливаться посредством радиаторов.
2. К бойлеру косвенного нагрева воды. В этом случае нет нужды в насосном оборудовании, бойлер ставится в верхней точке всей конструкции, рядом или чуть ниже расширительного бака. При невозможности монтажа бойлера, систему дополняют насосом, который ставится на расширительный бак. Для предупреждения рециркуляции теплоносителя на бак устанавливается обратный клапан.

Физические свойства воды помогают транспортировке жидкости по трубопроводам – при нагревании жидкость устремляется вверх самотеком по разгонному участку трубопровода, а после остывания перемещается от радиаторов обратно в котел. Важно выложить трубопровод с определенным углом наклона, иначе гравитационная циркуляция не будет работать.