Как устроена система отопления с естественной циркуляцией – какие бывают схемы подключения

Альтернатива

Для владельцев частных домов можно считать актуальным вопрос установки системы отопления с естественной циркуляцией. Также интересуются, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, и когда это устройство необходимо. Для начала важно понять, что собой представляют системы такого типа.

Как работает система отопления с естественной циркуляцией? Какие есть схемы подключения

Основные характеристики и принцип работы

Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией хоть и достаточно эффективна, но имеет и недостатки. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией проще и доступнее. Он основан на способности воды расширяться при нагревании.

Работает такая система отопления по следующему принципу:

  • В котле нагревается определенное количество воды. В соответствии с законами физики самая горячая вода поднимается и движется по системе самотеком, отдавая тепло батареям и радиаторам.
  • В процессе подъема на верхний уровень системы теплоноситель остывает и в таком состоянии снова поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, способствующего быстрому движению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. В случае аварийного отключения электроэнергии система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

Системы такого типа имеют некоторые особенности, в частности, речь идет о следующем:

  • Здесь отсутствуют подвижные элементы, в том числе устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и замкнутый контур, в котором в определенном количестве присутствуют соли, минералы и различные взвеси. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических отопительных приборов помогает увеличить срок эксплуатации до 50 лет.
  • Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это связано с довольно небольшим перепадом давления, характерным для таких систем. Кроме того, со стороны труб отопления и радиаторов теплоноситель также испытывает некоторое сопротивление. Однако это не является запретом на использование большего радиуса системы, указанные значения условны.
  • Система с естественной циркуляцией теплоносителя отличается высокой инерционностью. С момента включения или включения котла до достижения в помещении комфортной температуры проходит несколько часов. Это связано с некоторыми особенностями системы: сначала нагревается теплообменник, а затем вода, которая начинает достаточно медленно циркулировать по системе.
  • Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае гарантируется минимальное сопротивление свободно движущейся охлаждающей воде. Для устранения воздушных карманов в системе монтируется расширительный бак, который может быть полностью герметичным, как в закрытой системе отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующейся системой, при снижении температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

Как работает система отопления с естественной циркуляцией? Какие есть схемы подключения

На циркуляционное давление влияют следующие факторы:

  • Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее поступает в котел, расположенный под ним относительно нижнего отопительного прибора. Этот параметр остается неизменным, пока работает система.
  • Разная плотность воды на выходе из котла и в обратке, определяемая температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегуляция: при снижении температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от давления, но находится под влиянием следующих факторов:

  • Диаметральное сечение труб системы отопления. Теплоноситель движется по тонкой трубе с большим сопротивлением, поэтому систему необходимо собирать из труб завышенного диаметра.
  • Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб обеспечивает меньшее сопротивление движению хладагента, чем внутренние стенки стальных труб, особенно со следами коррозии или отложений известкового налета.
  • Количество витков и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством витков.
  • Наличие и количество клапанов. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием для свободно движущейся воды.

При проектировании системы отопления с естественной циркуляцией важно учитывать большое количество переменных. Это делает практически невозможным получение точных результатов.

Правила расчета мощности котла

Рассчитать требуемую мощность котла для системы водяного отопления с естественной циркуляцией можно следующими способами:

  • В зависимости от площади отапливаемого помещения. Санитарные нормы и правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади 10 м2. При этом следует применять коэффициент, который в южных районах составляет 0,7-0,9, в северных районах — 1,5-2, а в средней части — 1,2-1,3. Использование этого метода позволяет не учитывать высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение помещения относительно наружных стен.
  • Объем воздуха в помещении. Этот метод позволяет получить более точные результаты расчета. Исходное значение – 40 Вт мощности на 1 м3 воздуха в помещении, также действуют указанные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется 100 Вт, на дверной проем добавляется 200 Вт. Если помещение расположено у внешней стены, следует применять коэффициент 1,1-1,3. При этом необходимо учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией используется коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

Система отопления с естественной циркуляцией может быть собрана по разным схемам. Для самостоятельного монтажа лучше использовать самые простые варианты двухтрубной системы отопления и однотрубной с естественной циркуляцией.

Как работает система отопления с естественной циркуляцией? Какие есть схемы подключения

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Такая схема отопления предполагает наличие в системе следующих элементов:

  • Отопительный котел, в котором происходит непосредственный нагрев теплоносителя.
  • Расширительный бачок, компенсирующий изменения объема теплоносителя и служащий своеобразным аккумулятором вытесняемого воздуха.
  • Отопительные приборы, включая конвекторы и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией подразумевает применение вышеперечисленных условий:

  • Установка котла на более низком уровне по отношению к отопительным приборам.
  • Соблюдение определенного градуса уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного протока теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.
  • Магистральная труба, к которой подключаются несколько радиаторов, собирается из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не менее 32 мм. Для изготовления комплектующих для отопительных приборов следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что DN примерно равен внутреннему сечению трубы, а не внешнему. Например, полипропиленовая труба с внешним диаметром 32 мм соответствует DN20.

Как работает система отопления с естественной циркуляцией? Какие есть схемы подключения

При правильном подборе диаметра труб не нужно балансировать систему отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа. При этом положительно скажется использование дросселей на кранах отопительных приборов.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это связано с высокой ценой армированных полипропиленовых труб, а также длительным и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев однотрубная разводка используется владельцами частных строений.

Особенности монтажа однотрубной системы

В процессе монтажа системы отопления по однотрубной схеме важно учитывать следующие моменты:

  • Использование трубчатых изделий определенного диаметра.
  • Соблюдение уклона трубопровода отопления с естественной циркуляцией по всему периметру системы.
  • Врезка радиаторов параллельно основной трубе без ее разрыва. В этом случае можно не беспокоиться об отсутствии циркуляции в отопительных приборах, многолетними исследованиями доказана эффективность системы, собранной по однотрубной схеме.
  • Расширительный бак и каждый подогреватель должны быть оборудованы воздухоотводчиком. Это особенно актуально для закрытых систем, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако есть еще одна особенность таких систем – если воздух не будет полностью стравливаться из одного из радиаторов, расширительный бачок можно исключить из системы.
  • Установка дросселей и термостатов на отопительных приборах помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости от котла, и отопительными приборами, находящимися дальше.

Оцените статью
Добавить комментарий