Контур отопления с естественной циркуляцией

Система отопления частного дома с естественной циркуляцией

При создании отопительной системы необходимо определиться с типом циркуляции. Она может быть естественной или принудительной (с использованием циркуляционного насоса). У каждый схемы есть свои достоинства и недостатки, которые нужно учитывать при проектировке отопительной системы и ее монтаже. Что представляет собой схема отопления частого дома с естественной циркуляцией и как вообще работает данная система отопления? Об этом вы узнаете из нашего обзора.

Принцип работы

В целом принцип работы отопления с естественной циркуляцией достаточно простой:

• Отопительный котел нагревает теплоноситель;
• Под действием гидростатического давления теплоноситель перемещается по системе и нагревает батареи отопления;
• Остывший теплоноситель поступает обратно в котел.

Простая схема циркуляции теплоносителя в частном доме с системой отопления с естественной циркуляцией.

Теплоноситель в отопительной системе течет самотеком, без помощи циркуляционного насоса. Благодаря этому система получается простой в монтаже и дешевой в обслуживании. Нагревающаяся в котле вода (она чаще всего выступает теплоносителем) двигается от котла вверх по отводящей трубе – это происходит из-за изменения ее плотности и объема. Снизу ее как-бы подталкивает холодная вода.

Поднявшись по трубе вверх, теплоноситель поступает в горизонтальные разводы, откуда направляется в батареи. По мере своего движения от постепенно отдает тепло самим трубам и батареям. Остывшая вода становится более плотной, поэтому она имеет свойство опускаться вниз. Далее она поступает в котел, выталкивая из него уже нагревшийся теплоноситель. Тем самым достигается естественная циркуляция, не требующая применения насоса.

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией включает в себя следующие элементы:

• Отопительный котел;
• Горизонтальные и вертикальные трубы;
• Батареи отопления;
• Расширительный бачок.

Здесь мы видим предельную простоту всей системы, что уменьшает нагрузку на ее обслуживание.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя в двухэтажных домах.

Отопительные системы с естественной циркуляцией чаще всего монтируются в частных домах. Максимальная высота построек – не более двух этажей. Только в этом случае можно рассчитывать на нормальную работу отопления. Также нужно учитывать некоторые другие ограничения, о чем пойдет речь в нашем обзоре.

Преимущества и недостатки

Описывая отопление с естественной циркуляцией, нельзя пройти мимо описания ключевых достоинств и недостатков. Начнем, как обычно, с положительных черт.

Достоинства естественной циркуляции:

• Отсутствие дорогостоящего циркуляционного насоса, благодаря чему уменьшается стоимость системы отопления;
• Отсутствие лишних шумов – несмотря на малошумность, циркуляционные насосы создают тихий гул. Днем его практически не слышно из-за окружающего нас шума. Ночью его гудение становится слышимым, что доставляет некоторым людям дискомфорт – не спасает даже понижение скорости вращения. В отдельных точках домовладения гул может усиливаться;
• Дополнительные расходы в случае выхода насоса из строя – хорошие насосы стоят достаточно дорого;
• Минимум поломок – кроме отопительного котла здесь просто нечему ломаться. А протечки, при грамотном монтаже, настолько редкие, легко устранить своими руками;
• Отсутствие затрат на электроэнергию – работа насоса вызывает дополнительные расходы на оплату электричества;
• Энергонезависимость отопительной системы – она может быть смонтирована в доме без электрификации (при условии использования энергонезависимого отопительного котла).

• Невозможно отапливать многоэтажные здания – так как отопительная система получится очень большой, а напор в ней очень слабый, то циркуляции теплоносителя не будет. Следовательно, для обогрева больших построек необходима принудительная циркуляция теплоносителя с использованием циркуляционного насоса. Это актуально и для отопления 2-х этажных частных домов больших размеров;
• Ограниченная длина отопительной системы – максимальная длина горизонтальных участков не должна превышать 30 метров. В противном случае естественная циркуляция будет невозможной. Следовательно, здесь опять же необходим циркуляционный насос;
• Необходимость соблюдать уклоны труб – они хоть и небольшие, но иногда они бывают заметными. Если бы в доме прокладывалась система отопления с принудительной циркуляцией, уклоны были бы не нужны;
• Длительный прогрев больших домов – за счет слабого давления, тепло на начальном этапе распространяется с трудом. Но после нагрева системы ситуация улучшается, обогрев становится равномерным.

Конечно же, большинство недостатков связано с невозможностью обогрева крупногабаритных домов. Если же ваше домовладение отличается небольшой площадью, то недостатками можно пренебречь.

Особенности монтажа

В отопительных системах с естественной циркуляцией обязательно должен соблюдаться уклон труб, а расширительный бачок должен распологаться в самой верхней точке.

Если мы взглянем на самую простую схему отопления частного дома с естественной циркуляцией, то мы отметим необходимость соблюдения правил по прокладке. Выходящая из котла труба с горячим теплоносителем обязательно поднимается вверх, к потолку. Здесь же, в самой верхней точке, располагается расширительный бачок (с отводом излишков воды). Его наличие строго обязательно, так как нагретый теплоноситель всегда расширяется в объеме. Емкость бачка составляет 20-30 литров.

После подъема вверх теплоноситель отправляется в горизонтальные участки. И здесь нужно соблюдать определенный угол уклона. То есть труба с горячим теплоносителем монтируется с уклоном сверху вниз, по мере удаления от верхней точки. Тем самым обеспечивается более эффективная циркуляция воды. То же самое относится и к обратным участкам – здесь угол должен быть таким, чтобы теплоноситель тек из самой дальней точки к котлу сверху вниз (делается уклон в сторону котла).

Система отопления с естественной циркуляцией может быть однотрубной или двухтрубной:

• При монтаже однотрубной системы теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам и возвращается по обратному водопроводу практически напрямую;
• Двухтрубная система подразумевает создание индивидуальных подводов к каждой батарее и индивидуальных отводов в нижнюю трубу.

Применение двухтрубной системы позволяет рассчитывать на более равномерный прогрев здания. Также нужно обратить внимание на тот факт, что горизонтальная длина всей системы не должна превышать 30 метров, а возвратная труба должна идти параллельно горячей трубе.

При самотоятельном монтаже отопления с естественной циркуляцией уделяется внимание изгибам, влияющим на гидравлическое сопротивление. Крайне желательно, чтобы трубы шли по помещениям прямо, без лишних изгибов. Также нежелательно использовать арматуру и краны, применять трубы небольшого диаметра — для подобных систем желательно приобрести нормальные металлические трубы подходящего размера. Если диаметр будет мал, это окажет сопротивление и без того слабому напору теплоносителя.

В заключение расскажем о еще одной особенности расположения элементов системы отопления с естественной циркуляцией. Дело в том, чтоб отопительный котел должен располагаться ниже, чем любое другое оборудование (здесь имеются ввиду батареи и радиаторы). Поэтому для этих целей необходимы напольные котлы. Оптимальное размещение – в котельной с более низкими, чем во всем доме, полами. Тем самым улучшается прохождение теплоносителя по всей отопительной системе. Соблюдая вышеописанные правила, вы построите отличное отопление с высокой эффективностью работы.

Схема самотечной системы отопления с естественной циркуляцией

В небольших одноэтажных частных домах нередко применяют самотечные отопительные системы. Это значит, что теплоноситель циркулирует за счет разницы температуры жидкости. Самотечная система отопления имеет свои плюсы и минусы. Существует четыре разных схемы устройства контуров с естественной циркуляцией. Для надежной и эффективной работы отопительной сети нужно правильно подобрать трубопроводы, определиться с видом теплоносителя и вариантом подключения подачи.

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.

Плюсы и минусы самотечной системы

Преимущества гравитационного тока:

1. Простота монтажа, эксплуатации и обслуживания сети.
2. Не нужно монтировать циркуляционное оборудование и систему безопасности.
3. Это полностью энергонезависимая схема, которая может работать при отключении подачи электроэнергии.

Недостаток контуров с естественным током в том, что они не подходят для больших и многоэтажных домов, потому что из-за низкой скорости движения теплоносителя не смогут эффективно и равномерно обогревать постройку.

Разновидности гравитационных схем

Существует четыре схемы монтажа контуров с гравитационной циркуляцией. Выбор определенной разновидности делают с учетом особенностей постройки и требуемой производительности. Для выбора схемы выполняют гидравлический расчет, оценивают параметры котла и определяют диаметр трубопровода.

Закрытая

Принцип работы контуров закрытого типа следующий:

• Нагретый и расширившийся теплоноситель вытесняет воду из отопительного контура.
• Вытесненная вода попадает в расширительный бак закрытого типа. Это емкость с эластичной мембранной перегородкой, разделяющей газовую и водяную камеры.
• Поступившая под давлением жидкость продавливает мембрану и сжимает газ в воздушной камере. При остывании теплоносителя давление снижается, и газ выдавливает жидкость из емкости в трубопроводы.

Главный недостаток такой схемы в зависимости работы сети от объема расширительного бака. В доме большой площади с протяженным контуром придется устанавливать вместительную емкость.

Открытая

Если используется отопление самотеком, схема открытого типа отличается от предыдущей разновидности только конструкцией расширительного бака. В этом случае расширительную емкость можно изготовить самостоятельно из подходящих материалов. Бачок небольшого размера устанавливают на чердаке или высоко под потолком.

Главный минус открытого контура в том, что через расширительную емкость в сети попадает кислород, который способствует коррозии трубопроводов и радиаторов. Еще один недостаток в завоздушивании системы, поэтому на каждый прибор монтируют кран Маевского.

Двухтрубная

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с естественной циркуляцией делается с использованием подающего и отводящего трубопровода, то есть все радиаторы подключаются к разводке параллельно, что способствует равномерному прогреву каждой комнаты и всего дома.

Преимущества двухтрубной разводки:

1. Тепло равномерно распределяется по всему строению.
2. Не нужно устанавливать дополнительные секции для регулировки теплоотдачи приборов.
3. Отрегулировать работу сети с двухтрубной разводкой намного проще.
4. Можно использовать трубы меньшего диаметра, чем при использовании однотрубной разводки.
5. Эффективность и простота конструкции.

Главный недостаток в высокой материалоемкости системы. Перед монтажом нужно провести расчеты. От правильности их проведения и соблюдения технологии монтажа зависит эффективность отопительной сети.

Однотрубная

Однотрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяется редко, потому что не отличается эффективностью. В такой сети каждый отопительный прибор последовательно подключается к трубопроводу. Из-за этого в каждую последующую батарею поступает жидкость с меньшей температурой, чем в предыдущий. Для компенсации тепловых потерь приходится увеличивать количество секций в дальних радиаторах.

Преимущества однотрубной разводки:

• Простота монтажа и использования. Не нужно проводить сложные расчеты для прокладки сети.
• Экономия на материалах, потому что прокладывается только один трубопровод, к которому подключаются все приборы. Обратка поступает от последнего радиатора к котлу.

Главный недостаток однотрубной разводки в необходимости увеличения количества секций в дальних радиаторах, а также в неравномерном прогреве постройки. Удаленные от котла комнаты отапливаются хуже.

Какая схема лучше, принудительная или естественная?

Естественная система лучше в том случае, если нужно организовать отопление небольшого одноэтажного частного дома. В этом случае нет смысла тратиться на насосное оборудование, когда и естественного тока теплоносителя будет достаточно для обогрева всей постройки.

Контуры с принудительной циркуляцией лучше использовать в больших одноэтажных или многоэтажных домах. Благодаря быстрому движению теплового носителя в сети постройки значительных размеров будут хорошо и равномерно прогреваться. Контуры с естественной циркуляцией с этой задачей не справятся.

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.

Важно! Чтобы обеспечить уклон обратного трубопровода в сторону котла, нагревательное оборудование устанавливают в подвале или цокольном этаже либо делают пониженный уровень пола в котельной на первом этаже.

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.

Важно! Минимальный уклон обратной магистрали при естественном токе теплоносителя составляет 0,5% на погонный метр. При неправильном уклоне сети быстро завоздушиваются, дальние радиаторы плохо прогреваются.

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.

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

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией не содержит энергозависимых элементов. Владельцы таких контуров преследуют цель полной автономии, опасаясь отключений электричества. Несомненно, гравитационные контура работают даже в глухой тайге, но в условиях даже минимальной цивилизации естественная циркуляция не нужна. Это прошлый век, пора уже забывать об этом.

Особенности отопления с естественной циркуляцией

Экспансомат обязательно открытого типа.

Сегодня схема отопления частного дома с естественной циркуляцией уже редкость, тем не менее, еще встречается. Есть владельцы домов, которые хотят быть максимально автономными и не зависить от электричества. До сих пор есть районы, где часто перебои с электроэнергией. Также читают: «ИБП в системе отопления«.

Главное преимущество системы отопления с естественной циркуляцией – это ее автономность. В контуре нет ни одного энергозависимого элемента, вода по трубам течет самотеком благодаря действию гравитации. Именно поэтому все трубы должны быть уложены с уклоном 1-2 см на каждый погонный метр. Вода нагревается в котле и поднимается вверх, на пиковую точку. Это естественный физический процесс, так как теплое вещество легче холодного. С верхней точки системы начинается распределение теплоносителя по батареям.

Отопление с естественной циркуляцией не может быть герметичным, поэтому для компенсации теплового расширения теплоносителя устанавливается расширительный бак открытого типа.

Если поставить бак закрытого типа, то рабочее давление в контуре повысится до 2,5 атмосфер. Такое давление будет больше напора воды в трубах и циркуляция остановится. Чтобы поток воды смог дать давление в 1 атмосферу его нужно поднять на 10 метров, соответственно, 2,5 атмосферы можно нагнать, только если пиковая точка контура будет находиться на высоте 25 метров. В частном доме это сделать нереально.

Естественная циркуляция в системе отопления возможна только в том случае, если гидравлическое сопротивление контура меньше, чем давление воды. Чтобы снизить сопротивление используют трубы большого диаметра.

Естественная циркуляция в контуре двухэтажного дома

Сделать систему отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома можно и два этажа это не предел. Независимо от этажности здания принцип работы системы отопления остается неизменным. Чтобы теплоноситель мог подняться достаточно высоко он должен быть очень горячий. Если в герметичных контурах вода редко нагревается выше 75 градусов, то в открытых доходит даже до температуры кипения. Этого нужно избегать, балансируя на грани 85-90 градусов.

Для утепления труб можно использовать минераловатные теплоизоляционные цилиндры кашированные фольгой.

Это самая пожаробезопасная теплоизоляция среди всех возможных вариантов.

В таких системах расширительный бак должен стоять в пиковой точке, так как он не только компенсирует тепловое расширение, а и выводит воздух. Учитывая, что все трубы уложены под наклоном, воздушные пробки не образуются. Воздуху просто больше некуда деться, кроме как подняться вверх, в расширительный бак. Зачастую бак устанавливается сразу на подаче, то есть над котлом. В отоплении с естественной циркуляцией двухэтажного дома легко перегреть теплоноситель и вода в баке закипает. При этом появляется стук или щелчки.

Однотрубная схема открытой системы отопления

Однотрубная схема отопления с естественной циркуляцией раньше была очень популярной. Сегодня это большая редкость, такие контуры работают хуже двухтрубных. Принцип работы следующий:

• теплоноситель выходит из котла по трубе и попадает в первый теплообменник;
• вода проходит батарею и попадает в ту же трубу;
• далее уже смешанный поток попадает во второй теплообменник и так пока жидкость не вернется обратно в котел.

То есть мы имеет одну трубу, от которой отходят патрубки для батарей. Минус этой системы в том, что до последнего радиатора вода доходит уже значительно остывшей, так как раздала свое тепло по ходу циркуляции. Чтобы в последней комнате было тепло нужно увеличивать размеры батарей. Сбалансировать такой контур ой как непросто. Кроме этого, однотрубное отопление с естественной циркуляцией в двухэтажном доме не справится с обогревом, так как контур слишком длинный. Такая разводка применима только для маленьких площадей.

Важно правильно сделать байпасы между патрубками к радиаторам. Нельзя чтобы магистраль входила в один торец батареи и выходила из другого. Если так сделать, то как тогда снять теплообменник? Так делать нельзя – это грубая ошибка. Как известно, вода течет по ходу наименьшего гидравлического сопротивления. Значит, нужно создать такие условия, чтобы теплоноситель тек в батареи, а не мимо них. Поэтому нужно чтобы патрубки к батареям были немного меньше по диаметру, чем основная магистраль. Диаметр байпасов между патрубками должен быть меньше их самих.

Если сделать хорошее утепление теплицы, то выращивать овощи можно круглый год.

Лучше выбирать утеплитель для веранды среди натуральных материалов — они экологически чистые.

В итоге теплоноситель выходит из котла и, дойдя до первой батареи, упирается в узкий байпас. Так как гидравлическое сопротивление отвода к радиатору меньше основная часть воды течет в батарею. Когда жидкость обошла весь теплообменник, она попадает в основную магистраль и течет в направлении следующего теплообменника. Обратно течь она не может, так как там узкий байпас.

Двухтрубная схема гравитационного отопления

Двухтрубная схема системы отопления с естественной циркуляцией позволяет отопить даже большой дом. Основной принцип работы остается неизменным – теплоноситель поднимается вверх за счет повышения температуры и потом стекает вниз благодаря гравитации. Вот только метод циркуляции несколько отличается:

• по подающей трубе вода поднимается в верхнюю точку и оттуда по патрубкам попадает в радиаторы;
• пройдя радиатор, вода выходит в другую трубу для обратки и по ней течек в котел.

Уклон сохраняется при монтаже обеих труб. Разделив потоки подачи и обратки, удалось снизить теплопотери воды. То есть разница температуры теплоносителя на первом и последнем радиаторе уже не такая большая, как в однотрубных контурах.

Есть разные варианты разводки, и единственно правильной схемы не существует. Многие разрабатывают собственные решения и с успехом применяют их на практике. Если при этом есть естественная циркуляция воды в системе отопления, то схема рабочая и может считаться правильной.