Естественная циркуляция воды в системе отопленияСистема отопления с естественной циркуляцией выбирается пользователями тогда, когда невозможно или нецелесообразно монтировать насос для принудительного движения теплоносителя, а также нереально подключиться к централизованному отоплению. Для бесперебойного функционирования такого оборудования необходимо правильно сделать все расчёты, выбрать схему и установить все комплектующие.

1
Принцип действия

Отопление с циркуляциейПринцип действия такой системы намного проще, чем в отоплении с принудительной циркуляцией или других схемах. Всё происходит за счёт элементарных законов физики — силы тяжести, расширения жидкости и т. п. Для того чтобы соорудить систему правильно, нужно понять эти законы и принципы работы устройства.

Основной физический принцип для отопления гравитационного типа — способность любого теплоносителя (воды или антифриза) уменьшать плотность за счёт увеличения температуры. Из-за этого и возникает разница в гидравлическом давлении. Холодная вода, имея более высокую плотность, опускается по трубе, вытесняя вверх горячую.

Систему отопления дома можно условно разделить на несколько ключевых элементов. Верх контура функционирует для движения горячей воды, а нижняя часть — холодной. Самой важной задачей при конструировании системы является создание максимально возможной разницы между давлением в верхнем столбе (горячем) и нижнем (холодном).

Отопление в доме 80 кв.м.,с естественной циркуляцией и байпасом.

Также одним из ключевых элементов является коллектор разгона теплоносителя. Это стояк, направленный напрямую от котла вверх. Теплоноситель в трубе должен иметь самую высокую температуру, поэтому стояк максимально утепляют. С другой стороны, если протяжённость коллектора небольшая, то можно и не утеплять его, поскольку вода в нём не успеет остыть.

При проектировании необходимо учитывать и то, что верхняя точка разгоночной трубы должна совпадать с верхней точкой всего контура. В этом же месте делается выход на расширительный бачок открытого типа.

Нижняя точка водяного контура, по которой движется остывшая вода, должна совпадать с нижней точкой котла. Хотя и необязательно так делать всегда, но в большинстве случаев крайне желательно, так как верхняя часть системы не должна сочетаться с нижней.

Для части, где протекает остывший теплоноситель в системе с естественной циркуляцией воды, тоже есть свои правила обустройства:

  • Как провести отопление в частном домепри увеличении расстояния между верхом и низом системы, где подключается непосредственно батарея, будет увеличиваться длина столба воды с самым низким градусом и самым высоким давлением;
  • от количества потерь тепла на нижнем участке будет зависеть функционирование системы, поскольку оно возможно только при хорошей теплоотдаче.

Обращая внимание на первый пункт, стоит отметить, что идеальным вариантом для установки и монтажа котла будет подвальное помещение. Так можно обеспечить необходимое расстояние между выходящей трубой (стояком) и входящей (обраткой).

Высота системы не должна превышать более десяти метров. Если расстояние между входом и выходом будет больше, то она не будет достаточно прогреваться. Возможна даже ситуация, когда нагреваться будет только котёл и нижняя часть коллекторной трубы.

Тип отопления

Также имеется и противоположная сторона такой схемы отопления с естественной циркуляцией, когда высота будет недостаточной. Таким образом, давление в горячей части упадёт незначительно, и процесс не будет запущен.

Схема отопления с естественной циркуляцией.

2
Уменьшение гидравлического сопротивления воды

Схема отопления в частном домеПри проектировании однотрубной системы отопления с естественной циркуляцией необходимо учитывать и время, за которое теплоноситель будет проходить по контуру от начала и до конца. Это нужно для того, чтобы тепло передавалось быстро от котла в комнату по водяному контуру через радиаторы.

Также это важно для предотвращения закипания воды, особенно если используется печное отопление. Если это произойдёт, то ремонт или замена теплообменника может обойтись в круглую сумму.

Если говорить об отоплении с установкой циркуляционного насоса, то от его мощности зависит скорость движения воды. При естественной схеме эти показатели увеличиваются за счёт таких факторов:

  • внутреннего сопротивления;
  • отличия в давлении на входе и выходе устройства.

Сопротивление системы отрегулировать непросто. Это связано со сложными математическими расчётами, огромным количеством факторов, входных данных, которые нужно учитывать. Но есть и общие правила расчётов, которые применяются и позволяют (хотя и приблизительно) отрегулировать необходимое сопротивление системы.

Основными факторами, из-за которых снижается скорость движения воды, являются:

  • сопротивление труб и стенок;
  • уменьшение самого контура, появление сужений за счёт установки фитингов и кранов.

Варианты проведения отопительной системы

Если скорость движения теплоносителя небольшая, то и сопротивление от стенок водяного контура и труб практически нулевое. Исключением из правила являются тонкие и длинные трубы, которые применяются для тёплого пола. Для него устанавливают отдельный циркуляционный насос.

Отопление с естественной циркуляцией из полипропиленовых труб делать нежелательно, поскольку они соединяются фитингами с намного меньшим диаметром. То есть, выбирая трубы для такой схемы, необходимо учитывать фактор наличия технических сужений при монтаже системы.

Схема отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией.

3
Правила выбора комплектующих

Материалы для отопленияВыбирать тип труб (металлические или полипропиленовые) для отопления гравитационного типа или с принудительной циркуляцией необходимо по ряду критериев. К ним необходимо отнести цену, возможность работы с горячей водой, лёгкость монтажа и эксплуатации.

В связи с тем, что в коллекторе (стояке) проходит самая высокая температура теплоносителя, саму трубу нужно устанавливать металлическую. Кроме этого, если используется печка, а не котёл как источник тепла, то внутри возможно прохождение пара, что может пагубно сказаться на работе системы.

Стоит учитывать и то, что при отоплении гравитационного типа диаметр труб водяного контура должен быть немного больше, чем в схеме с насосом. Как показывает практика, для отопления дома в 160 квадратных метров достаточно двухдюймовых труб на выходе (стояк) и на входе в теплообменник. Это нужно, поскольку при естественной схеме скорость воды меньше, что может привести к следующим проблемам:

  • при низком давлении вода не сможет пробить засоры и воздушные пробки;
  • в несколько раз меньший объём тепла получает помещение от котла за период прохождения воды от начальной до конечной точки.

Трубы для систем отопленияКроме этого, не нужно забывать и о необходимом диаметре магистральных труб. Как правило, одного дюйма будет достаточно, но нужно учитывать особенности всей схемы. Такие расчёты лучше не делать самостоятельно, не имея опыта подобной работы, а заказать их у мастера.

Если схема предусматривает подачу воды снизу радиаторных батарей, то важной задачей остаётся обустройство вывода воздуха из системы. Он не может полностью удаляться через расширительный бак, поскольку вода поступает по магистрали, которая находится по уровню ниже, чем сами потребительские приборы (радиаторы).

Если используется принудительная схема, то давления достаточно, чтобы кислород выходил через воздухосборники, установленные в верхней точке прибора. С помощью кранов Маевского можно регулировать теплоотдачу. Такие краны в гравитационной схеме как раз используются для отвода воздуха из системы, в которой подача воды осуществляется по трубе, расположенной ниже батарей.

Система отопления Ленинградка

4
Двухтрубные и однотрубные схемы

Котлы с естественной циркуляцией могут работать как с одним контуром, так и с подключением в одну систему нескольких, к примеру, тёплого пола и т. п. Они могут иметь существенную разницу в своей конструкции.

Система может работать как по однотрубной, так и по двухтрубной системе. Общие параметры — длина контура, количество батарей и т. п. — значения не имеют.

4.1
Одна магистраль

Как подготовить материалы для системы отопленияСистема, где для подачи воды в радиаторы используется одна труба, называется однотрубной. Более упрощённый вариант не предусматривает радиаторов, т. к. здесь используется только площадь самих труб для теплоотдачи. Такая схема является одним из самых дешёвых вариантов, но с одним существенным минусом — неэстетичный вид больших труб в помещении.

Если схема предусматривает радиаторы, то самым экономными и простым вариантом будет протекание теплоносителя по контуру с одной трубой подачи, который поочерёдно нагревает каждый радиатор и возвращается уже охлаждённым обратно в котёл. Важно правильно рассчитать количество секций (батарей) в схеме, поскольку по мере прохождения каждой точки теплоноситель остывает. Также не нужно максимально уменьшать длину схемы и устанавливать минимальное количество запорной арматуры.

Для этой схемы идеальным вариантом будет диагональное расположение. То есть вода будет поступать в каждый радиатор сверху и перенаправляться к следующей точке. На последней батарее остывший теплоноситель будет возвращаться по трубе обратки назад в котёл. Таким образом, радиаторы получают максимальное количество тепла.

Если подача воды и её выход осуществляется снизу, такая система будет имеет значительно меньший уровень теплоотдачи, так как теплоносителю приходится преодолевать гораздо большую длину, чем в предыдущем варианте. В народе эту схему называют «ленинградкой».

Самостоятельный монтаж системы отопления

Хотя она и имеет значительные теплопотери при работе, система по принципу нижней подачи воды активно применяется для квартирного отопления из-за эстетического внешнего вида, поскольку применяется небольшое количество секций в каждом радиаторе. Такая схема идеально подойдёт для одноэтажного частного дома.

4.2
Применение системы обратки

Если говорить простыми словами, то такая схема характеризуется наличием второй трубы для отвода охлаждённой жидкости — трубы-обратки. Из-за этого систему называют двухтрубной. Её используют намного чаще, чем однотрубную. И хотя бюджет на такое устройство придется увеличить, оно имеет ряд значительных преимуществ:

  • расчёт количества секций батарей относительно квадратуры помещения выполнить проще;
  • температура по системе распределяется равномернее;
  • регулировка необходимого количества тепла в каждом радиаторе происходит легче.

Важно при проектировании правильно рассчитать угол наклона трубы. Связано это именно с естественной, а не принудительной циркуляцией. При недостаточном уклоне система работать не будет.

5
Полезные советы

Установка оборудования систем отопленияУже доказано, что самым лучшим теплоносителем для системы гравитационного типа является вода. Антифриз использовать нецелесообразно, поскольку он имеет меньшую плотность и теплоотдачу.

Применять гликолевые вещества также нельзя. Для того чтобы их нагреть до необходимой температуры, нужно намного больше времени и денег на топливо.

Но с другой стороны, у антифриза есть и плюсы по сравнению с водой. Он может сохранять жидкое состояние до -15 градусов, а также имеет более высокую текучесть, чем вода. Связано это с меньшей плотностью.

Если говорить о целесообразности использования закрытых котлов с естественной циркуляцией теплоносителя в сравнении с принудительной, то нужно взять во внимание несколько факторов. Оправдана такая схема в небольших одноэтажных домах. Если площадь коттеджа более 150 квадратов, лучше выбрать принудительную. Но при выборе варианта отопления для дома стоит учитывать и то, что установка насоса даёт значительные преимущества в области более высокой теплоотдачи и энергоэффективности, хотя и сделать её своими руками сложнее.

Естественная циркуляция отопления