5 принципов установки системы отопления с естественной циркуляцией

Способы конструирования трубопроводов

Отопление частного дома с естественной циркуляцией может быть смонтировано по двум принципиально разным схемам.

Они отличаются такими особенностями:

• методом стыковки радиаторов водяного отопления с магистральными трубами. подающими воду – существует однотрубная и двухтрубная схема (цена последнего варианта выше ввиду увеличенного расхода материалов, однако, он и более эффективен);
• местом прокладки магистральных водяных трубопроводов – они могут находиться вверху (выше радиаторов) или внизу (вдоль пола);
• схемой обустройства водяных труб – тупиковой (вода подается в каждый радиатор отдельно и удаляется из него таким же способом) либо попутной, когда теплоноситель, перетекая из верхней в нижнюю точку, проходит все радиаторы отопления;
• расположением стояков – они могут быть закреплены горизонтально и вертикально.

При выборе принципиальной схемы монтажа отопления необходимо учитывать множество различных факторов

Способ 1. Однотрубная гравитационная отопительная система

Естественное отопление, выполненное по схеме с одной трубой, может иметь только верхнюю разводку магистральных каналов. В этом случае, как следует из названия, устанавливается подающая магистраль, куда и возвращается жидкость после перетекания через радиаторы отопления.

В этом случае естественный ток жидкости организуется благодаря разности ее температур и, как следствие, плотности.

Если гравитационная система отопления монтируется в двух- или трехэтажном доме, по мере повышения этажности нужно уменьшать площадь радиаторов отопления. В этом случае, несмотря на снижение температуры теплоносителя, прогрев будет равномерным.

параллельный — часть воды поступает в радиатор, а остальной объем теплоносителя по магистральному каналу проходит дальше (преимущество подобного решения в том, что с помощью ручной или автоматической запорной арматуры можно ограничить объем горячей воды, подаваемой в отопительную панель, и, тем самым уменьшить температуру в комнате);

Параллельная схема отопления дома

проточный – в этом случае весь объем нагретой воды протекает через каждую отопительную панель в доме (вы не сможете регулировать объем подаваемой в радиатор воды, а также полностью перекрывать ее подачу, так как это приведет к нарушению работоспособности всей системы).

Проточная схема отопления коттеджа

Совет! Более оптимальной схемой можно считать параллельную. Она дает возможность регулировать температурный режим отдельно в каждом помещении. Так достигается экономия энергоносителя (газа, дизельного топлива и так далее) и создается более комфортный микроклимат в помещении.

Учитывая, что подача воды в однотрубной системе может осуществляться только по одному каналу, обустройство такого типа отопления возможно только в строениях, имеющих чердачный этаж, где и размещаются трубы с нагретой в котле водой.

К недостаткам однотрубной схемы можно отнести невозможность частичного запуска системы, к достоинствам – более низкую стоимость ввиду меньшего количества материалов и объема монтажных работ, а также эстетичность.

Способ 2. Двухтрубная самотечная сеть отопления

В этом случае необходим монтаж двух трубопроводов:

1. Входящего. Он доставляет к батареям разогретый теплоноситель. От котла протягивается труба, которая попадает в расширительный бак, необходимый для создания давления в магистрали. От него водяные магистрали идут к радиаторам отопления. Объем используемого расширительного бака зависит от размеров отопительной системы. В некоторых случаях это устройство должно быть оборудовано переливной трубой, удаляющей остатки жидкости.
2. Выходящего. По этому трубопроводу остывшая вода транспортируется к теплообменнику котла для нагревания. Холодная магистраль должна прокладываться по тем же помещениям, где монтировался подающий канал. Это более эффективная схема, так как дает возможность лучше контролировать температурный режим в комнатах. Ее недостатки – высокая стоимость монтажа и громоздкость.

Двухтрубная система отопления

Закрытая система отопления удобный вариант для частного дома

Любая гидравлическая система отопления представляет собой комплекс отопительных устройств и нагревательных приборов, соединенных между собой трубопроводом в определенном порядке. При нагревании теплоносителя он изменяется в объеме (расширяется). Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией предусматривают компенсацию этого процесса за счет расширительного бака.

В зависимости от того, сообщается ли такой бак с наружным атмосферным воздухом, отопительные системы делятся на две разновидности – открытые и закрытые системы отопления.

Схема закрытой системы отопления

Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью насоса. Включение насоса в гидравлическую схему позволяет проводить обогрев помещений более эффективно. Принудительная циркуляция позволяет включать в такую схему дополнительные отопительные устройства (например, системы «тёплый пол»).

Наличие насоса в схеме ставит отопление в зависимость от электроснабжения, но при этом циркуляция теплоносителя происходит намного эффективнее.

При реализации такой схемы установка этого насоса проводится на обратной магистральной трубе перед котлом. Там же устанавливается и расширительный бак для отопления закрытого типа.

Понятно, что такое расположение делает сам монтаж проще, так как отпадает необходимость соблюдать угол уклона, утеплять трубопровод и на главные стояки (магистрали) устанавливать трубы большего диаметра (что не всегда эстетично в жилом помещении).

Фото закрытых баков

Система отопления закрытого типа предупреждает испарение теплоносителя. В связи с этим отпадает необходимость постоянного контроля его уровня в системе .

Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет проводить прогрев за меньшее время и изменять нагрев в каждом отдельном помещении. Если в цепь включен комнатный термостат, то появляется возможность эффективно обогревать помещения при изменении температуры ниже установленной.

Этапы работ по установке двухтрубного отопления своими руками

Монтаж системы отопления начинается с установки котла. Теплогенератор на газе и электричестве располагают в любом помещении. Для котлов на жидком и твердом топливе необходима отдельная ниша. При установке радиаторов, необходимо учитывать уклон трубопровода в 1-2% по отношению ко всей протяженности трубы.

План работ:

1. Установка котла.
2. От теплогенератора выводится основная труба с горячей водой, пролегающий через все радиаторы.
3. Параллельно первой проводится вторая магистраль с обратным ходом.
4. При принудительном варианте отопления, врезают циркулярный насос.
5. Устанавливают радиаторы. Батареи подвешивают на специальные кронштейны. Все радиаторы должны располагаться на одинаковом уровне. Для удобства эксплуатации, их оснащают запорными кранами в точках входа и выхода. Батареи подключают несколькими способами: боковым, диагональным, нижним соединением. Наиболее эффективны боковая и диагональная конструкция.
6. Заканчивают систему отопления монтажом труб сопутствующих узлов, установкой расширительного бочка и дополнительных элементов.

Магистраль не должна содержать прямые и острые углы, так как повысится сопротивление. Краны и вентили должны соответствовать размерам труб. При конструкции с верхней разводкой, расширительный бак размещают на утепленном чердаке. После завершения всех монтажных работ, наступает момент подключения системы.

Далее открывают вентиль первой батареи, и с помощью крана Маевского стравливают воздух до выхода ровной струи. Элемент закрывают, и открывают выпускной кран радиатора. Данные манипуляции необходимо провести с каждым радиатором. Все обнаруженные дефекты устраняют.

Естественная циркуляция

Примерная схема системы

Основным вопросом системы естественной циркуляции является вопрос, который определяет силу движения теплоносителя к отопительным приборам и обратно в котёл. Сила движения нагретого теплоносителя появляется по той причине, что теплоноситель нагревается в тепловом генераторе, тогда, как в приборах отопления данный теплоноситель остывает и его выдавливает нагретый теплоноситель. Другими словами, теплоноситель, который нагрелся в тепловом генераторе до определённой температуры, имеет меньшую массу, чем теплоноситель в холодном состоянии.

Итак, нагретая до нужной температуры вода поднимается по определённому направлению в главном стояке и распределяется трубной разводкой по всем отопительным приборам, то есть радиаторам. Через некоторое время теплоноситель в радиаторах остывает, отдавая своё тепло металлу, что делает его отяжелевшим. По специально подведённым трубам обратного направления остывший теплоноситель транспортируется обратно к нагревательному котлу, где своей массой вытесняет горячую воду из теплового генератора.

Такой цикл движения теплоносителя в отопительной системе будет повторяться до того момента, пока нагревательный котёл будет работать, вследствие чего теплоноситель будет циркулировать по трубной магистрали. Системы отопления с естественной циркуляцией имеют разную силу давления, что приводит к разной интенсивности циркуляции и нагрева отопительных приборов. Сила движения теплоносителя в отопительной системе зависит от разных плотностей и весов холодного и горячего теплоносителя.

Из этого можно сделать вывод, что давление в отопительной системе и сила движения воды зависит от общей разницы горячего и холодного теплоносителя. Другими словами, чем больше эта разница, тем больше сила движения теплоносителя в системе отопления, циркуляция теплоносителя в которой осуществляется естественным путём. Кроме всего прочего, давление в системе отопления и сила движения нагретого теплоносителя зависит от того, на какой высоте располагается отопительный прибор относительно генератора тепловой энергии.

Как правило, теплоноситель в простой системе отопления водяного типа нагревается до 95 градусов, тогда, как остывший теплоноситель имеет температуру не выше 70 градусов. Из таких показателей можно определить общее давление в системе отопления и силу движения теплоносителя к верхним и нижним отопительным приборам. Для того, чтобы визуально представить себе распределение между верхними и нижними радиаторами в системе отопления необходимо нарисовать некое подобие схемы.

По центру обозначаем нагревательный котёл, от которого идёт разводка к верхним и нижним радиаторам, замыкающаяся напротив самого котла. Проведя линию между верхними и нижними нагревательными приборами (радиаторами), мы получим границу перепада температуры от 95 до 70 градусов. Далее рассмотрим отопительный процесс.

Схема системы

Отопительный котёл нагревает теплоноситель, в нашем случае воду, который из-за образовавшегося давления начинает своё движение от одного отопительного прибора к другому. Когда теплоноситель пересечёт проведённую нами линию и отправится в отопительные приборы нижнего этажа, его температура будет значительно ниже, а из последнего радиатора и вовсе выйдет теплоноситель с температурой всего в 70 градусов. При осуществлении движения теплоносителя от радиатора к радиатору не стоит забывать о том, что часть температуры отдаётся и самим трубам, вследствие чего температура теплоносителя постоянно снижается.

Из этого можно сделать смелый вывод, что нагревательные приборы, которые находятся выше линии разделения системы будут нагреваться больше, чем те, которые располагаются на нижнем этаже.

Всё это приводит к тому, что использование данной отопительной системы для двухэтажных домов неактуально, ведь первый этаж будет постоянно холоднее, чем второй. Кроме того, при использовании двухтрубной отопительной схемы, когда радиаторы будут располагаться ниже самого котла или на одном с ним уровне, добиться правильной циркуляции теплоносителя без использования вспомогательных механизмов практически невозможно.

По этим очевидным причинам расположение нагревательного котла должно быть таким, чтобы приборы отопления находились на уровень выше самого котла. Для этого нагревательные котлы располагают в небольшом углублении, а систему отопления немного поднимают под определённым углом, чтобы добиться должного давления и правильной естественной циркуляции теплоносителя. Таких явных недостатков лишены стандартные однотрубные схемы отопления.

Как работает данная система?

Движение теплоносителя (воды) по трубам обусловлено тем, что при повышении и понижении температуры изменяется масса и плотность жидкости. Снижение массы и плотности воды происходит, когда она нагревается в котле. В это время в трубах находится уже отдавшая свое тепло более холодная вода, имеющая большую массу и плотность. При этом под действием гравитационных сил холодная вода в радиаторе замещается водой горячей.

Для того чтобы понять, как именно функционирует гравитационная система отопления, достаточно просто вспомнить курс физики. Нагретая в котле вода, являясь более легкой, свободно поднимается по трубам центрального стояка. В этот момент тяжелая холодная вода опускается в отопительный котел. Горячая вода, достигнув верхней точки, равномерно распределяется по радиаторам. В них холодная вода опускается к нижней части батареи, а после и вовсе покидает ее, потому что ее попросту «вытеснила» горячая.

В момент поступления в радиатор горячего теплоносителя происходит процесс отдачи тепла. То есть, постепенно нагреваются материалы радиатора, передавая тепло непосредственно в помещение. Далее – остывший теплоноситель вновь замещается горячим. Этот процесс непрерывен. Жидкость циркулирует  до тех пор, пока идет ее нагрев – то есть, пока работает котел.

Вариант и схема 3

По сути, этот вариант «Ленинградки» не имеет существенных отличий, кроме ответвления от основного контура. Из-за различной длины контуров, отличается количество секций в теплообменниках, для чего требуется дополнительная балансировка в процессе эксплуатации. Для этой цели в системе водяного отопления Ленинградка устанавливают балансировочный вентиль, который равномерно распределяет тепло по всем контурам.

Для нормального функционирования такой системы необходимо расположить балансировочный кран на обратной трубе дополнительного контура, непосредственно в обратную трубу врезать перед насосом для принудительной циркуляции теплоносителя.

Вариант 4

Предыдущие варианты считаются устаревшими, поэтому используют их очень редко. Модернизация привела к появлению усовершенствованных систем отопления. Сейчас в систему отопления Ленинградка с полипропилена монтируют радиаторы с запорными вентилями и обязательной перемычкой – байпасом.

Такая система имеет несколько преимуществ:

• Наличие запорной арматуры позволяет проводить ремонт или замену одного радиатора без ущерба для работы всей системы. При этом теплоноситель в системе отопления Ленинградка с насосом также циркулирует без остановки.
• С помощью вентилей на входе можно регулировать подачу тепла и контролировать степень нагрева радиаторов.
• Появляется возможность отключения от общей системы радиаторов, которые находятся в неиспользуемых помещениях. При этом магистральный проход через них остается неизменным.

Вариант 5

Монтаж дополнительных вентилей для регулировки параметров системы на байпас дает более широкие возможности каждому участку. Этим действиям есть свое объяснение. Чтобы система работала безупречно, необходимо правильно подобрать диаметр байпаса. Для этого требуется провести ряд сложных расчетов, которые под силу только человеку, разбирающемуся в законах физики и теплотехники. Чтобы рабочая среда проходила через радиатор, нарушив законы гравитации, нужна регулировка просвета на байпасе. Решить эту проблему можно, установив дополнительный вентиль.

Однако далеко не все пользуются этим методом, так как для нормального функционирования системы требуется приобретение дополнительных комплектующих деталей, и монтажные работы предполагают лишние материальные затраты. Однако все затраты довольно быстро окупаются за счет повышения эффективности работы системы.

Вариант 6

Следующий вариант предполагает монтаж герметичного контура и мембранного расширительного бака. Это становится альтернативой системы «Ленинградка» открытого типа.

Система закрытого типа имеет такую же схему разводки, что и предыдущие варианты. На трубе обратной подачи устанавливается расширительный бачок мембранного типа, с помощью которого в системе поддерживается уровень избыточного давления.

Монтаж системы закрытого типа имеет свою особенность: требуется обязательная установка «группы безопасности». Блок состоит из трех обязательных элементов:

• Манометр, позволяющий визуально контролировать давление в системе.
• Предохранительный клапан, который настроен на максимальное давление.
• Устройство для отведения воздуха, работающее в автоматическом режиме.

Правила монтажа контура без насоса

Теперь поговорим, как сделать циркуляцию воды без насоса. Любая разновидность гравитационной схемы имеет общий минус, который заключается в отсутствии давления в сети. Именно поэтому работоспособность системы снижается из-за повышенного количества поворотов трубопроводов, неправильного уклона и других погрешностей во время монтажа.

Для правильной организации контуров без насоса придерживайтесь следующих требований:

1. Соблюдайте минимально необходимый уклон обратного трубопровода в сторону нагревательного оборудования.
2. Для устройства разводки выбирайте трубы подходящего диаметра и типа.
3. Учитывайте используемый тип теплоносителя и особенности его подачи.

Подбор трубопроводов и их уклона

Чтобы обустроить водяное отопление в частном доме без насоса, нужно правильно подобрать диаметр трубопровода и рассчитать его уклон.

Для организации самотечной сети можно использовать следующие виды труб:

• Стальные трубопроводы стоят недорого, достаточно прочные, выдерживают высокое давление. Главный недостаток в низкой коррозионной стойкости, особенно в завоздушенных сетях.
• Металлопластиковые конструкции благодаря гладкой внутренней поверхности не так быстро засоряются. Они мало весят, не подвержены коррозии и имеют небольшое линейное расширение.
• Полипропиленовые трубопроводы обладают высокой герметичностью, прочностью. Они просто монтируются, служат долго и устойчивы к замерзанию. Для монтажа трубопровода понадобится специальное паяльное оборудование.
• Медные трубы стоят очень дорого, поэтому применяются редко. Это самые долговечные и красивые трубопроводы с хорошей теплоотдачей.

Выбор диаметра трубопровода производится на основе теплотехнического расчета. При превышении сечения магистрали увеличиваются расходы на отопление, а теплоотдача снижается. Диаметр стального трубопровода не должен быть меньше 50 мм.

Выбор теплоносителя

Естественная циркуляция в системе отопления частного дома может быть организована с использованием жидкого теплоносителя – воды или антифриза. Чаще используют воду, потому что меньшая теплоотдача и большая плотность антифриза повышают расходы топлива и времени на обогрев дома.

Антифриз стоит выбрать в том случае, если дом в холодный сезон будут надолго покидать либо посещать его с определенной периодичностью, а постоянно сливать воду из системы не хочется. В пользу антифриза говорит его лучшая текучесть, облегчающая циркуляцию теплоносителя, а также устойчивость к замерзанию.

Выбор нижнего или верхнего подключения подачи

Отопление самотеком можно организовать с нижним и верхним подключением подачи теплоносителя к отопительным приборам.

Особенности каждой подачи следующие:

1. При нижней подаче теплоносителя трубопроводы прокладываются на уровне пола, поэтому не портят интерьер помещения. Однако однотрубные системы с нижней разводкой отличаются низкой тепловой эффективностью, поэтому такое подключение используют при высоком давлении в сети.
2. Верхняя подача теплоносителя более всего подходит для устройства в частном доме с естественной циркуляцией. Трубопроводы прокладываются под потолком. Поскольку жидкость в радиаторы подается сверху, через краны Маевского легко стравливается воздух. Однотрубная разводка с верхней подачей более эффективная, чем с нижним подключением.

https://youtube.com/watch?v=vVEj7wcr1ik

Ошибки при подборе способа подачи могут привести к низкой эффективности системы. Решить проблему получится только установкой циркуляционного насоса для создания лучшего тока теплового носителя.

Типы и достоинства двухтрубной отопительной системы

Технической особенностью отопительной системы данного типа является то, что она состоит из двух магистралей трубопровода. Один используется для транспортировки нагретого в котле теплоносителя непосредственно к источникам отопления – радиаторам. А второй контур необходим для оттока из радиаторов уже отработанного теплоносителя – остывшей жидкости, которая отдала свое тепло.

В такой системе, как попутная двухтрубная система отопления, наблюдается равная температура теплоносителя, поступающего одновременно в отопительные приборы системы.

Схема двухтрубной системы отопления

Многие полагают, что стоимость двухтрубной системы, по сравнению с более простой однотрубной, увеличивается практически вдвое – ведь необходимо брать труб в два раза больше. Но это не так. Дело в том, что для правильного построения правильно функционирующей однотрубной системы следует применять трубы большего диаметра, поскольку они способствуют более активному перемещению теплоносителя и отработанной жидкости. А при создании двухтрубной системы используются трубы значительно меньшего диаметра, стоимость которых – ниже.

Такая же ситуация отмечается и при приобретении дополнительных комплектующих системы – вентилей, сгонов, соединительных элементов. Изделия большего диаметра стоят дороже. То есть, можно сделать простой вывод – на самом деле приобретение материалов для двухтрубной системы обойдется вам не намного дороже, чем для однотрубной. А вот эффективность ее работы – значительно выше.

Основные элементы двухтрубной системы отопления

Весомым преимуществом двухтрубной системы служит еще один аспект – в такой отопительной системе существует возможность установки на каждый радиатор вентилей, посредством которых можно контролировать уровень нагрева элемента. Кроме того, посредством таких вентилей можно также существенно экономить расход воды и электроэнергии на ее нагрев.

Многих владельцев домов с однотрубной системой нередко огорчает то, что весьма толстую отопительную трубу невозможно скрыть – а это существенно портит общее впечатление от комнаты. В то время, как трубы, используемые при более сложной двухтрубной системе, являются более тонкими – и спрятать их не составит труда. Да и в том случае, если трубы на виду – они не привлекают особого внимания.

Учитывая все очевидные преимущества двухтрубной системы – большую эффективность, невысокую стоимость и эстетичность, можно с уверенностью останавливать свой выбор именно на ней. Что и делают большинство владельцев загородных домов.

Система отопления частного дома

Существует два типа двухтрубной отопительной системы – горизонтальная и вертикальная 2-х трубная система отопления. Основное различие данных видов – в оси расположения  трубопровода. Посредством данных труб производится соединение всех элементов отопительной системы. Разумеется, каждый вид имеет и свои недостатки, и достоинства. Общими для обоих типов можно назвать такие достоинства – прекрасная гидравлическая устойчивость и высокий уровень теплоотдачи.

Горизонтальная двухтрубная система отопления должна быть установлена в одноэтажных строениях, где трубопровод отопления имеет довольно большую длину. В таких домах подсоединение радиаторов отопления к горизонтально расположенной системе – наиболее практичное решение вопроса.

Горизонтальная двухтрубная система отопления

Вертикальная двухтрубная схема отопления является несколько дороже горизонтальной. Однако, поскольку стояк располагается вертикально, это позволяет применять ее даже в многоэтажных домах. При этом каждый этаж отдельно врезается в центральный отопительный стояк. Кроме того, преимущества вертикального типа отопительной системы состоит еще и в том, что в ней не скапливается воздух – при возникновении пузырьки сразу же поднимаются вертикально, прямо в расширительный бак.

Вертикальная двухтрубная схема отопления

Какой бы тип системы вы не выбрали, следует учитывать, что нужно непременно проводить балансировку. При выборе вертикальной системы балансировка двухтрубной системы отопления требуется самому стояку. Когда проходит горизонтальная регулировка двухтрубной системы отопления, ей подвергаются петли.