Система водяного отопления с естественной циркуляцией: типовые схемы

Правильная обвязка твердотопливного котла – одна из составляющих нормальной и длительной работы системы отопления. Схемы, возможные варианты – статье.

Циркуляция воды в котлах

Циркуляцией воды называется движение воды по замкнутому контуру. В состав контура циркуляции, в общем случае, входят такие конструктивные элементы котлов, как барабаны, коллекторы, обогреваемые и необогреваемые трубы поверхностей нагрева. Вода может проходить по контуру многократно либо однократно, двигаясь через поверхности нагрева от входа к выходу.

В зависимости от причин, которые вызывают движение воды циркуляция подразделяется на естественную и принудительную.

Естественная циркуляция осуществляется в паровых котлах, так как движущий напор в контуре создается разностью плотностей воды и пара. При этом каждый кг воды может постепенно превращаться в пар, многократно проходя через контур, либо превращаться в пар за один проход через поверхность нагрева.

Принудительная циркуляция воды производится с помощью насоса. Она применяется в водогрейных котлах и водяных экономайзерах и является прямоточной.

При любом виде циркуляции и способах ее организации вода и пар, образующийся в контуре, должны надежно охлаждать металл, что необходимо для безаварийной работы котлов.

Естественная циркуляция воды в паровых котлах. Рассмотрим принцип действия естественной циркуляции на примере контура циркуляции бокового экрана топки (рис. 10).

Котлы с естественной циркуляцией

Рис. 10. Схема простейшего контура естественной циркуляции:

1 – коллектор; 2 – опускная труба; 3 – верхний барабан; 4 – экранные (подъемные ) трубы.

Питательная вода вводится в верхний барабан котла 3. Из него вода опускается по опускной трубе 2 и входит в коллектор 1. На этом участке контура теплота к воде не подводится (труба теплоизолирована шамотной стенкой) и температура воды остается ниже температуры насыщения при данном давлении пара в котле.

Из коллектора вода поступает в обогреваемые трубы экрана 4 и, поднимаясь по ним, нагревается до кипения, кипит и частично превращается в пар. Образовавшаяся пароводяная смесь вводится в барабан, где разделяется на воду и пар. Пар покидает котел, а вода смешивается с питательной водой и вновь поступает в контур циркуляции.

Участок подъемных труб, где вода нагревается до кипения, называется экономайзерным, а содержащий пар – паросодержащим. Высота последнего в несколько раз превышает высоту экономайзерного участка.

На экономайзерном участке вода движется с постоянной скоростью, а на паросодержащем участке она постоянно возрастает, так как количество образующегося пара в подъемных трубах непрерывно увеличивается. Скорость, которую вода имеет на экономайзерном участке, называется скоростью циркуляции. По причине своего постоянства скорость циркуляции является одной их важных характеристик естественной циркуляции. Ее величина составляет, примерно, 0,5 – 1,5 м/с.

Наличие в контуре участков со средами, имеющие разные плотности, создает в контуре разность давлений или движущий напор циркуляции. Давление в опускных трубах создается столбом воды с плотностью rВ, а в подъемных трубах – столбом воды и пароводяной смеси с плотностью rСМ. Поэтому более плотная среда вытесняет менее плотную и в контуре создается круговое движение воды. Величина движущего напора определяется зависимостью вида:

где hПАР – высота паросодержащего участка подъемных труб; g – ускорение свободного падения.

Из выражения движущего напора следует, что для циркуляции недостаточно иметь среды с разной плотностью. Необходимо также, чтобы паросодержащие трубы располагались вертикально.

За один проход по контуру только часть воды превращается в пар. Поэтому для характеристики интенсивности испарения воды используется понятие кратности циркуляции:

где М – расход воды через опускную трубу, кг/ч; Д – количество пара, образующегося в обогреваемых трубах, кг/ч.

Таким образом, кратность циркуляции показывает, сколько раз один кг воды должен пройти через контур, чтобы превратиться в пар. Для экранов k = 50 – 70, для конвективных пучков k = 100 – 200.

Величина, обратная кратности циркуляции, характеризует степень сухости влажного пара х = 1/k. Отсюда можно сделать вывод о том, что в экранах образуется пароводяная смесь, содержащая не более 0,02 или 2 % пара. Поэтому даже самые теплонапряженные поверхности нагрева котлов, которыми являются экраны, надежно смачиваются и охлаждаются водой.

В конвективных пучках все трубы обогреваются газами, температура которых при прохождении через пучок непрерывно снижается. Поэтому в кипятильных трубах по ходу движения газов паросодержание также уменьшается, а плотность пароводяной смеси возрастает. Наличие в трубах пучка пароводяной смеси с разной плотностью создает движущий напор, который движит воды по следующей схеме: из верхнего барабана вода поступает в задние трубы пучка и по ним поступает в нижний барабан котла; из барабана вода входит в остальные трубы пучка и вместе с паром поступает в верхний барабан.

Принудительная циркуляция. Принудительная циркуляция применяется в водогрейных котлах, а также в экономайзерах паровых котлов. Движение воды по трубам поверхностей нагрева производит насос. Вода входит в поверхности нагрева холодной, а покидает ее горячей, совершая в котле прямоточное движение. Кратность циркуляции воды равна единице.

Для создания прямоточного движения воды поверхности нагрева котлов изготавливаются в виде отдельных панелей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Панель выполняется из одного ряда труб, концы которых замкнуты на нижний (распределительный) и верхний (собирающий) коллекторы. При этом трубы могут иметь как прямую (в основном), так и змеевиковую конфигурацию.

При параллельном подсоединении труб к коллекторам вода проходит по трубам неодинаковыми расходами, что обусловлено различиями в гидравлических сопротивлениях труб и неравномерным обогревом труб газами. Поэтому в отдельные трубы воды поступает меньше, чем это нужно для надежного охлаждения металла. Возможно даже вскипание воды в отдельных трубах, что еще в большей степени уменьшает поступление воды в такие трубы.

Движение воды в трубах может быть как подъемным, так и опускным. Однако во избежание вскипания воды ее скорость принимается не менее 0,5–1 м/с. По тем же причинам перепад давления воды в котлах не должен быть более 0,2 МПа.

Лучшие котлы и оборудование для системы отопления одноэтажного частного дома

Схема подключения газового котла.

На современном рынке представлен достаточно большой выбор оборудования (котлов), при помощи которого может быть создана эффективная однотрубная система водяного отопления одноэтажного дома.

Так, лучшими из газовых котлов являются конденсационные. Они дают возможность извлечь максимум тепла за счет конденсации продуктов сгорания. Среди твердотопливных котлов лидерами являются пиролизные, в которых топливо сначала при ограниченном доступе воздуха становится пиролизным газом, а уже затем сгорает и он сам. Остается минимум отходов. Кроме того, пиролизный котел может работать в полуавтоматическом режиме с минимальным вмешательством человека.

Какие ставить батареи — это вопрос личных предпочтений. Учитывайте, что количество радиаторов рассчитывается по следующей формуле: на 10 м² площади помещения нужен 1 кВт мощности при стандартной (порядка 3 м) высоте потолков. Данные о тепловой мощности батареи обычно приводятся в сопроводительной документации.

Как работает такой вид отопления?

Для него используется вода, передвигающаяся по трубам. Именно обеспечение ее правильного движения считается основой создания качественной системы отопления на основе этого принципа. Вода будет нагреваться с помощью котла для последующей отдачи тепла через батареи и радиаторы.

В целом основная структура не отличается от традиционных аналогов. Но вода в этом случае передвигается с помощью разной плотности в обычном состоянии температуры и после нагревания жидкости.

После попадания в теплообменник вода нагревается с помощью котла и ее плотность заметно уменьшается — это приводит к ее вытеснению с помощью холодного теплоносителя. Таков способ передачи воды за счет этой версии отопления. Поэтому ее и назвали естественным отоплением.

Теперь перейдем к детальному разбору технических характеристик и особенностей эксплуатации:

Этот вариант отопления очень надежен, хотя на первый взгляд он кажется слишком простым. Он создается без движущихся элементов на основе давления идентичному уровню атмосферного, что гарантирует длительный срок эксплуатации системы.

Эта система основана на инерционном принципе естественной циркуляции в условиях закрытой версии отопления за счет разницы в давлении. Из-за этого горячая вода очень медленно доходит до радиаторов.

Чтобы эта технология качественно работала необходим правильный наклон магистралей на основе расчетной информации. Трубы устанавливаются с созданием уклона от котла. А обратное движение создается уклоном в его сторону. За счет этого такое отопление можно эксплуатировать годами.

Мы объяснили основные характеристики такой системы, теперь посмотрите фото отопления с естественной циркуляцией, чтобы вы поняли, как это выглядит на основе жилого помещения.

Однако вся длина системы не должна превышать 30 метров по горизонтальному расположению, поскольку в ином случае ее работоспособность будет под вопросом. Это произойдет из-за накопления лишнего объема холодного носителя, что уменьшит скорость циркуляции.

Особенности

Водяное отопление выполняется обычно как замкнутая система, в которую, кроме котла, входят радиаторы и связывающий два элемента трубопровод. Но, разумеется, ограничиться только тремя ключевыми звеньями бывает затруднительно, и на практике система заметно сложнее.

В дополнение к перечисленным устройствам стоит обратить внимание на следующие элементы:

  • насосы, обеспечивающие циркуляцию (не во всех системах, правда, они нужны);
  • аппаратура обеспечения безопасности;
  • регулирующие и запирающие детали;
  • устройства для дренажа и спуска жидкости;
  • блоки для экстренного стравливания воздуха.

Что касается самих котлов, подогрев воды до нужной температуры достигается за счет установок различной конструкции неодинаковой мощности. Довольно широко варьируется потребляемое топливо. Трубы в системах водяного отопления ставятся как бесшовные, так и сварного изготовления, диаметр стального канала достигает 50 мм. Обязательное требование – это готовность работать под давлением в 16 атмосфер и при нагреве до +250 градусов, именно такова программа экстремальных испытаний. Типичный контур разделяется на два потока: через трубу на выходе жидкость затекает в радиаторы, а на вход в котел ведет обратно ориентированный ход.

Как работает система?

Работа отопления основана на элементарных физических законах, которые гласят, что при нагревании плотность жидкости уменьшается, ее потоки поднимаются вверх, а жидкость с меньшей температурой стремится вниз, соответственно. В упрощенной форме получается, что холодная вода подталкивает горячую вверх. По такому принципу и осуществляется работа в системе с естественной циркуляцией, то есть жидкость, помещенная в замкнутую систему и подогреваемая в едином месте, создает беспрерывно движущийся поток по направлению к горячему источнику.

Отопление с естественной циркуляцией является достаточно капризным и для его правильной реализации и монтажа необходимо соблюдать множество требований, которые направлены на правильность работы и скорейшего ее прогревания.

Одним из недостатков этой системы является долгое прогревание, которое одновременно является и достоинством, так как именно такая конструкция тратит длительное время на остывание. Все остальные современные системы насколько быстро нагреваются, настолько стремительно и остывают.

Преимущества гравитационной системы

Система отопления с естественной циркуляцией обладает рядом преимуществ, из которых следует выделить

  • Полная энергонезависимость системы. Если вы испытываете постоянные перебои со светом, возможно стоит смотреть в сторону отопления с естественной циркуляцией
  • Отсутствие сложных систем в виде насоса, предохранительной арматуры и тд;
  • Идеальная система для твердотопливных котлов
  • Максимально простая обвязка котельной
  • Доступная по цене

Во время монтажа необходимо скрупулезно рассчитать все показатели и выбрать схему контура правильно.

Теплоноситель и его свойства

В качестве теплоносителя широко используется вода. Этому способствуют ее основные свойства. Она не способна оказать негативного воздействия на человека даже при повреждении отопительного контура. Обладает высоким уровнем теплоотдачи. Вязкость воды делает ее подходящим вариантом для любого современного водяного отопления.

Вода не способна оказать вредного влияния на человекаВода не способна оказать вредного влияния на человека

К недостаткам воды следует отнести:

  • замерзание при нулевой температуре;
  • увеличение объема при изменении агрегатного состояния, что может стать причиной разрыва трубопровода;
  • содержание солей, которые приводят к появлению осадку на внутренней поверхности.

Внимание! Чтобы предотвратить появление осадка на внутренней поверхности, в отопительный контур следует заливать только дистиллированную воду.

Вместо воды часто используются антифризы. Такие вещества не боятся низких температур, однако их не всегда можно использовать в традиционной системе водяного отопления. Они токсичны и способны оказать негативное влияние на здоровье человека при разгерметизации системы.

Какие схемы доступны?

Правильная схема отопления дома с естественной циркуляцией очень важна, поскольку без нее такая система не будет работать либо предложит незначительную передачу тепла. Необходимо обеспечить оптимальное расположение коммуникаций трубопровода, расположения радиаторов и котла.

Для этого сначала рекомендуется проработать план, предстоящих работ:

  • Первый этап помогает изучить особенности строения дома;
  • Анализируется объем жилой площади, качества теплоизоляции ее наружных стен и предполагаемое место для размещения котла.

Было создано несколько подходов для реализации такого вида отопления. Но прижились лишь две из них:

  • Однотрубная версия используется для домов либо квартир, обладающих маленькой площадью;
  • Двухтрубная используется для средних площадей или зданий с двумя этажами.

Важно: Этот вид отопления ограничен длиной магистрали в 30 метров и минимальным количеством допустимых углов. Из-за этого он не подходит для коллекторных или тройных видов разводки труб.

Как обеспечивается саморегулирующаяся величина?

Величиной циркуляционного напора является разница между плотностью протекающих горячих и холодных вод. Именно по этой причине все системы с естественной циркуляцией теплоносителей принято считать саморегулирующимися.

Для осуществления эффективной настройки системы, при изменении температуры воды возникает самопроизвольное увеличение расхода теплоносителя. Вследствие чего увеличивается количество протекающей горячей воды по трубам.

Достоинства и недостатки

Достоинства установки:

  1. Обогрев помещения по такому принципу является весьма практичным.
  2. Долговечность и экономичность системы. Качественные и доступные составляющие прослужат без капитального ремонта на протяжении 30 –40 лет.

Недостатки установки:

  1. Малый радиус действия. Относительно горизонтали такие системы не могут превышать 30-метровую длину. Это правило обусловлено небольшим циркуляционным давлением в них.
  2. Замедленное включение. Такой недостаток работы обусловлен большой инертностью, теплоемкостью воды и низким давлением.
  3. Присутствует вероятность замерзания воды в бачке, трубах. Наиболее распространенной проблемой в таких системах является замерзание воды в бачке, которых зачастую устанавливают в неотапливаемом помещении.
  4. Дороговизна. В случае с приобретением труб большего диаметра возникает необходимость дополнительных расходов на часть составляющих, что приводит к дополнительным расходам.

17.1 Характеристики и конструкции котлов

В промышленности и на тепловых электростанциях широко распространены котлы для выработки водяного пара различных параметров с естественной или принудительной циркуляцией. Иногда для получения пара применяют котлы особой конструкции и специализированного назначения: котлы с промежуточными теплоносителями, котлы с давлением в газовом тракте; реакторы и парогенераторы атомных электростанций; котлы, использующие теплоту газов технологических и энерготехнологических агрегатов, и пр.

Стационарные котлы, предназначенные для выработки пара, используемого технологическими и бытовыми потребителями, а также в турбоагрегатах для выработки электроэнергии, стандартизованы по параметрам и мощности (ГОСТ 3619-82). Предусматривается производство следующих стационарных котлов:

— котлы низкого давления с естественной и принудительной циркуляцией, в том числе котлы с давлением пара 0,88 МПа (9 кг/см 2 ), производительностью 0,16—1 т/ч насыщенного пара, температура питательной воды 50°С; пар используется производственными и бытовыми потребителями;

— котлы среднего давления, к которым относятся котлы с естественной циркуляцией с давлением пара для выработки насыщенного и слабо перегретого пара давлением 1,36 МПа (14кгс/см 2 ), производительностью 2,5÷160т/ч и температурой питательной воды 105 °С;

— котлы с естественной циркуляцией для выработки насыщенного и слабо перегретого пара с давлением 2,36 МПа (24кгс/см 2 ), производительностью 50—160т/ч и температурой питательной воды 105 °С;

— котлы среднего давления 3,9 МПа (40кгс/см 2 ), с естественной циркуляцией, вырабатывающие перегретый пар с давлением 3,9 МПа (40кгс/см 2 ), температурой 440°С, производительность этих котлов 10÷160 т/ч при температуре питательной воды 150°С;

котлы высокого давления с естественной и принудительной циркуляцией производительностью 220÷820 т/ч. Эти котлы вырабатывают перегретый пар с давлением 9,8 МПа (100кгс/см 2 ), температурой 540°С при температуре питательной воды 215 °С;

— котлы высокого давления — 13,8 МПа (140 кгс/см 2 ), температура перегретого пара 540÷560°С, производительность 210÷1000 т/ч, температура питательной воды 215 °С;

— котлы сверхкритического давления прямоточные, производительностью 1000÷3950 т/ч, вырабатывающие пар с давлением 25 МПа (255 кгс/см 2 ), с температурой перегретого пара 540÷560°С, температура питательной воды 270 °С.

Обозначение типов котлов: естественной циркуляцией — Е, с промежуточным перегревом — ЕПР. прямоточные — П, с промежуточным перегревом — ППР .

К основным параметрам паровых котлов ГОСТ относит номинальную производительность D, кг/с; номинальное давление пара р, МПа (кгс/см 2 ); температуру перегретого пара tnn, °С; номинальную температуру питательной воды в, °С; КПД брутто.

Первая ступень энергетических параметров пара (3,90 МПа, 440 °С) принята, исходя из возможности выполнения пароперегревателя и ступеней высокого давления турбины из углеродистой стали. Температура труб пароперегревателя должна быть не выше 500°С. Давление 3,90 МПа принято по условию допустимой конечной влажности пара в ступенях низкого давления турбины 10÷12%. Давление 9,80 МПа соответствует максимально допустимой при принятой температуре пара 540 °С, влажности пара в турбине, которая в этом случае не превышает 12 %.

Параметры 13,8 МПа, 560°С выбраны, исходя из условий возможного повышения начального давления при наличии промежуточного перегрева пара и сохранении при этом допустимой конечной влажности пара. Значения сверхвысоких параметров пара определяются условиями надежной работы современных легированных марок стали. Ведутся работы по применению пара и более высоких параметров. Имеются опытные установки с давлением пара 29,4 МПа и температурой 600 °С.

Котлы для выработки пара высокого и сверхкритического (25 МПа) давления предназначаются для тепловых электростанций средней и большой мощности. Шкалы давления и производительности энергетических котлов в ГОСТ приняты соответственно параметрам пара и мощности стандартизированных турбоагрегатов, исходя из установки одного-двух котлов на турбоагрегат.

Стандартизация параметров пара и мощности стационарных котлов, введенная у нас еще в предвоенные годы, позволила организовать серийное производство энергетического оборудования, что существенно уменьшило стоимость изготовления котлов и необходимого для них вспомогательного оборудования, а также обеспечило применение наиболее рациональных решений в энергетике.

Преимущественно применяемые в промышленности котлы с естественной и принудительной циркуляцией принципиально различаются только организацией гидродинамики в испарительных поверхностях нагрева. Схемы организации движения воды, пароводяной смеси и пара в этих котлах показаны на рис. 17.1.

В котлах с естественной циркуляцией (рис. 17.1, а) питательная вода подается насосом в экономайзер, а из него в верхний барабан. В процессе естественной циркуляции, возникающей в испарительных поверхностях нагрева, образовавшаяся пароводяная смесь направляется в барабан, в котором происходит разделение пара и воды. Из барабана пар направляется на перегрев в пароперегреватель и затем — к потребителям. При критическом давлении в котле естественная циркуляция невозможна. Это положение,’ а также условия надежности циркуляции, увеличение массы и стоимости конструкции по мере повышения давления в котле определили применение котлов с естественной циркуляцией при давлении до 13,8 МПа. Котлы низкого и среднего давления преимущественно выполняют с естественной циркуляцией, что объясняется в основном менее жесткими требованиями к качеству питательной воды, более простой системой автоматизации процессов горения и питания и отсутствием затрат электроэнергии на осуществление движения рабочей среды в испарительной системе.

В котлах с многократной принудительной циркуляцией (рис. 17.1,6) питательная вода подается насосом в экономайзер и далее в барабан. В испарительных поверхностях нагрева циркуляция осуществляется принудительно за счет работы насоса, включенного в контур циркуляции. Разделение пара и воды происходит в барабане, из которого пар направляется в пароперегреватель и далее к потребителям.

Котлы с многократной принудительной циркуляцией применяют в основном для использования теплоты газов технологических и энерготехнологических агрегатов для выработки пара низких и средних параметров. При высоком давлении в таких котлах усложняются конструкции и условия работы циркуляционных насосов, работающих на воде с температурой более 300 °С. При давлении 13,8 МПа и выше на районных КЭС и ТЭЦ обычно применяют прямоточные котлы. В прямоточных котлах (рис. 17.1, в) экономайзер, испарительная поверхность нагрева и пароперегреватель конструктивно объединены и, проходя их последовательно, вода нагревается, испаряется и образовавшийся пар перегревается, после чего направляется к потребителям. Полное испарение воды происходит за время однократного прямоточного прохождения воды в испарительной части поверхности нагрева. Отсутствие барабана в прямоточных котлах высокого давления существенно (на 8÷10%) снижает затраты металла на изготовление котла по сравнению с барабанным котлом такой же мощности и давления. Котлы с давлением 25 МПа выполняют только прямоточными.

Имеются многочисленные конструкции всех типов котлов, что определяется многими факторами, влияющими на выбор того или иного технического решения: параметрами пара, производительностью, видом топлива и способом его сжигания, характеристикой питательной воды, требуемыми эксплуатационными показателями. Общие тенденции развития конструкций котлов определяются требованиями повышения надежности и экономичности работы, т. е. увеличения КПД брутто и нетто, снижения удельных затрат металла, стоимости изготовления и монтажа уменьшения вредных выбросов, обеспечения безопасности работы и облегчения труда персонала.

Отопление и другие инженерные коммуникации

Все инженерные системы в доме связаны в единую сеть, их проработка — важный этап подготовки проекта. И канализация, и водопровод, и электропроводка должны быть проложены так, чтобы дополнять работу друг друга. Ранее мы рассматривали наиболее популярный и дешевый вид утилизации — устройство канализации при помощи бетонных колец. В контексте отопления особенно важно уделить внимание качественной вентиляции: любая отопительная система так или иначе выжигает кислород и сушит воздух, нужно позаботиться о восстановлении баланса. От качества вентиляции будет зависеть не только самочувствие обитателей дома, но и работа бытовых электроприборов, внешний вид и состояние меблировки, долговечность самого коттеджа. Например, повышенная температура и влажность создают идеальные условия для появления плесени, например, в двуслойной стене или за отделочной плиткой, один из способов предотвратить эту беду —рационально продуманная вентиляция.

Также отопление напрямую связано с водоснабжением. В частности, двухконтурный котел отвечает и за прогревание помещения, и за температуру воды в бойлере — получается, две системы имеют общий «корень». Кроме того, водяное или паровое отопление непосредственно зависит от водопровода. Здесь же стоит упомянуть и канализацию, которая также является неотъемлемой частью трубопровода. В отличие от квартиры, три основные инженерные системы загородного дома — отопление, канализация и водоснабжение — требуют постоянного внимания владельцев. Поскольку все три системы находятся в тесной взаимосвязи, при замене любой из них часто приходится менять оборудование и на двух оставшихся.

Ленинградка

ленинградка однотрубная система отопления

 «Ленинградка» имеет базовый недостаток: есть большие тепло потери на магистралях, их всегда учитывают специалисты при проектировании отопления. Достоинства этой системы: с использованием вентилей отопление можно отключать, делая профилактический ремонт. «Ленинградка» нередко используется в квартирах, выглядят трубы эстетично и не привлекают внимания.

Трудности заключаются в том, что отключение одной из секций приводит к остановке циркуляции теплоносителя во всем контуре. Нередко применяют метод с монтажом «байпаса», когда батареи можно «обходить» с использованием боковых ответвлений у которых присутствуют шаровые краны (2 шт.).

Для двухэтажных объектов (и одноэтажных) используют схемы с одной трубой и перпендикулярными стояками. При таких обстоятельствах жидкость распределяется более равномерно. Вертикальные трубы боле эстетично выглядят, их легко замаскировать в угловых нишах.

Создание подходящего уклона для самотёка

Основные требования, нормы, применяемые к созданию отопительных систем, представлены в СНиП 41-01-2003.

Чтобы снизить факторы, противодействующие нормальному току теплоносителя в трубах (изгибы контура, воздушные пробки), соблюдают рекомендации по уклону труб системы. Уклоны делают по ходу тока жидкости из расчёта от 1 до 5% в зависимости от длины трубопровода. Благодаря правильному уклону, воздух, накопившийся в трубах, пройдёт к расширительному баку, где получит выход.

Важно! Независимо от уклона труб, в системе гравитационного отопления открытого типа устанавливают краны для стравливания воздуха. Для двухтрубных конструкций монтаж производят с учётом уклона обеих частей контура.

Водяная система отопления: плюсы и минусы

Водяное отопление дома, где в качестве источника тепла используется газовый, твердотопливный или электрический котел, имеет множество достоинств. Такая система индивидуального обогрева и приготовления горячей воды особенно выгодна для внедрения в частных домах. Вода, прогреваемая котлом до температуры 50 – 80 градусов, принудительно или естественным путем циркулирует в системе радиаторов или в контурах теплого пола. Такое автономное теплоснабжение более экономично, поскольку не требуется подогрев воды до парообразного состояния, нет длинных теплотрасс и потерь тепла. В качестве доводчиков тепла разрешено использовать современные стальные или чугунные радиаторы, а также радиаторы из алюминиевых сплавов. Разводку выполняют медными, стальными или пластиковыми трубами.

Как провести водяное отопление в частном доме? Еще десять лет назад, когда газ был подешевле, угля хватало, проблем это не вызывало. Сейчас, тенденции энергосбережения выходят на первый план и экономия ископаемых видов топлива становится все более популярной и необходимой. Для теплоснабжения частных домов все чаще вместо газовых и электрических котлов устанавливают тепловые насосы, наиболее экономичные в эксплуатации и полнофункциональные источники тепла, горячей воды и холода.

В качестве систем распределения тепла в спальне, ванной, на кухне, в гостиной или детской устанавливаются системы водяных теплых полов, нагревающие слой воздуха в нижней, самой комфортной для людей, части комнат. Для улучшения теплоотдачи выбирают покрытия пола с высокими показателями теплопроводности, например плитку. Кроме плитки на «теплые полы» укладывают и деревянные покрытия, и линолеум, и ковролин.

Достоинства

  • Водяное отопление в частном доме с циркуляционными насосами и двухтрубной схемой соединения радиаторов равномерно прогревает все комнаты.
  • Термостаты настенные и встроенные, термоголовки и автоматика современного котла точно поддерживают нужную температуру в отдельных комнатах.
  • Возможность устройства индивидуального автономного отопления в квартирах многоэтажного дома, спроектированного под такой вид отопления.
  • Часто реализуются проекты водяного отопления с системами теплых полов и контурами радиаторов.
  • Теплые полы с водой в качестве теплоносителя гораздо дешевле в эксплуатации, чем электрические обогреватели.
  • Бесшумная работа систем водяного отопления в отличие от воздушных систем.
  • Вода в системе водяного индивидуального отопления циркулирует по замкнутому кругу, не откладываются осадок или загрязнения из общей сети.

Недостатки

  • Высокие текущие затраты на обогрев при работе с газовым или электрическим котлом из-за высоких тарифов.
  • Угроза прорыва и затопления из-за повреждения системы водяных теплых полов, труб или радиаторов.
  • Высокие требования к проектированию систем, обслуживанию и ремонту газовых котлов и твердотопливных котлов, необходимость разрешений от электросетей для установки электрокотла.
  • Есть угроза замерзания воды в трубах и радиаторах в зимний период, когда дом не отапливается.
  • Недолгий срок эксплуатации котельного оборудования: до 10-15 лет.
  • Монтаж проводят только квалифицированные специалисты.

Рассчитываем однотрубную систему отопления сами

Основные стадии при расчёте водяного отопления:

  • otopitelnaya-sistema-v-dome.jpgрасчёт нужной мощности котла;
  • расчёт мощности всех приборов отопления, которые будут подключаться к системе;
  • подбор размера труб.

Расчёт мощности котла

Показатели мощности котла считают с учётом потери тепла сквозь полы, стены и крышу дома. Определяя мощность, нужно обратить внимание на площадь поверхностей, материал изготовления, а также разницу температур снаружи и внутри помещения во время обогрева дома.

Расчёт мощности батарей и размера труб

Рассчитать необходимый диаметр труб можно следующим образом:

  • Определить циркуляционное давление, которое зависит от высоты и длины труб, а также разницы температуры жидкости на выходе из котла;
  • подсчитывают потери давления на прямых участках, поворотах и в каждом приборе отопления.

Такие расчёты выполнить человеку без специальных знаний, как и просчитать всю схему отопления с естественной циркуляцией, весьма сложно. Небольшая ошибка приведёт к огромным потерям тепла. Потому расчёты и последующую установку системы отопления лучше всего доверить специалистам.

Samotechnaja-sistema-otoplenija.jpg

В случае отключения электричества циркуляционный насос останавливается, течение воды по трубам отопительной сети частного дома прекращается. Проблема решается 3 способами: установкой блока бесперебойного питания, запуском электрогенератора либо организацией самотека. Подразумевается система отопления с естественной циркуляцией – конвекционным движением теплоносителя без помощи насоса. Расскажем, как разработать и сделать такую схему своими руками.

Как работает принцип естественной циркуляции?

Теплоноситель, чаще всего это обычная вода, перемещается по контурам от котла к радиаторам и обратно благодаря изменению своих термодинамических характеристик. Когда при нагревании плотность жидкости уменьшается, а объём увеличивается, она выдавливается холодным потоком, идущим их обратки, и поднимается по трубам. По мере того, как теплоноситель самотёком распределяется по горизонтальным ответвлениям, температура падает и он возвращается к котлу. Так цикл замыкается.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией: 1 — котёл твёрдотопливный, 2 – главный стояк, 3 – разводящие магистрали, 4 – расширительная ёмкость, 5 – бак с водой для пополнения расширителя, 6 – труба, отводящая лишний объём теплоносителя в канализацию (ёмкость), 7 – теплообменники, 8 – шаровые краны, 9 – бойлер, 10 – обратка, 11 – обратный стояк

Если для дома выбрано было водяное отопление с естественной циркуляцией, то все горизонтальные участки труб прокладываются с уклоном, идущим по ходу движения жидкости. Это позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием » батарей. Воздух легче воды, поэтому он устремляется вверх по трубам, поступает в расширительную ёмкость, а затем, соответственно, в атмосферу.

Бак принимает в себя воду, объём которой увеличивается с ростом температуры, и создаёт постоянное давление.

Виды отопительных систем

Практика показывает, что большинство домовладельцев выдвигает к системе отопления двухэтажного дома 3 основных требования:

  1. В доме всегда должно быть тепло.
  2. Минимальный расход энергоносителей – природного газа, дров, электричества и так далее.
  3. Красота. Трубы, арматуру и приборы обогрева желательно убрать с глаз, чтобы не портили интерьер.

Требования перечислены в порядке важности с точки зрения пользователей. О стоимости монтажа мы поговорим в процессе рассмотрения систем

Пожелания вполне понятны, но их следует увязать с техническими возможностями. Например, в отдаленных регионах случаются перебои с подачей электроэнергии либо отсутствует магистральный газ. Отсюда совет: сначала определите основное топливо и резервный энергоноситель, подберите котел и отопительные приборы. Отразите пожелания на бумаге – набросайте своими руками черновой проект.

Далеко не всегда хозяин дома может сам обустраивать инженерные сети – разрабатывать схемы, монтировать оборудование и трубы. В таком случае есть смысл обратиться к специалистам инженерной фирмы, которая занимается перечисленными работами. Например, в центральном регионе РФ услуги по установке котлов и монтажу систем отопления оказывает компания «ТеплоМосква».

Такой основательный подход позволит смонтировать схему отопления двухэтажного дома, которую не придется переделывать впоследствии. На выбор есть 5 вариантов систем:

  • самотечная (она же – гравитационная и конвекционная);
  • однотрубная;
  • двухтрубная;
  • лучевая (иначе – коллекторная);
  • водяные контуры напольного обогрева, называемые теплыми полами.

Пример чернового проекта отопления 2-этажного особняка

Указанные системы допускается комбинировать друг с другом. К примеру, на первом этаже сделать теплые полы, а на втором собрать лучевую схему. Теперь подробно рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Теплоаккумулятор — зачем?

Проблемы перегрева системы отопления решаются установкой теплоаккумулятора — значительной емкости с теплоносителем, которая «стабилизирует» систему. Во-первых, она добавляет объем. С малыми системами это важно. Больший объем теплоносителя перегреть сложно, а иногда (при определенных параметрах) и невозможно.

Подбор объема аккумуляторного бакаПодбор объема аккумуляторного бака

Во-вторых, теплоаккумулятор исключает резкие скачки температуры, которые характерны для дровяных и угольных котлов. При установке аккумулирующей емкости, резкие изменения температуры тоже исключены, так как из-за большего объема система становится более инерционной. И это плохо, если ее приходится запускать заново. Потому для домов периодического проживания (дач) такой вариант не подходит.

Схема с баком для аккумуляции теплаСхема с баком для аккумуляции тепла

Большая инерционность намного лучше с точки зрения комфорта при постоянном проживании в доме: в емкости теплоаккумулятора находится большое количество теплой воды. После того как котел потух, температура в доме поддерживается благодаря циркуляции нагретого ранее в емкости теплоносителя. Этим достигается более стабильная температура, и более редкие топки. Потому обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулирующей емкостью используется только и исключительно для домов постоянного проживания.

Обратите внимание, что при обвязке твердотопливного котла с аккумуляторной емкостью, трехходовой клапан ставится по-другому:

Полезное видео

В видео представлен обзор отопительной системы, которая может работать как с естественной циркуляцией, так и с насосом.

Фото отопления с естественной циркуляцией



Также рекомендуем посетить:

  • Монтаж дымохода
  • Накопительный водонагреватель
  • Циркуляционный насос
  • Электродный котел
  • Воздушное отопление
  • Ремонт газовой колонки своими руками
  • Схемы отопления
  • Электрокотел для отопления
  • Печь длительного горения
  • Расчет количества радиаторов
  • Диаметр труб для отопления
  • Установка полотенцесушителя
  • Замена радиаторов отопления
  • Отопления гаража
  • Чугунные печи
  • Как слить воду с бойлера
  • Газовый котел
  • Твердотопливный котел
  • Радиаторы отопления
  • Стабилизатор для котла
  • Конвектор
  • Печь булерьян
  • Отопление в деревянном доме
  • Как подключить бойлер
  • Биметаллические радиаторы
  • Печное отопление
  • Отопление в частном доме
  • Водогрейный котел

Камины

В современном загородном доме камин часто выполняет чисто декоративную функцию (он может быть даже заменен полностью искусственной имитацией), но этот элемент интерьера также может использоваться для отопления помещения. У него довольно низкий КПД и тепло в комнатах держится недолго — но это только при классическом исполнении. Сегодня популярность набирают камины с водяным контуром — по сути, это другая форма котла на твердом топливе с полным набором тех же достоинств и недостатков. Такой камин полностью автономен, ему нужны только топливные брикеты и хорошая вытяжка (снова вспомним про вентиляцию), но, к сожалению, процесс подачи топлива никак нельзя автоматизировать, придется подкидывать пеллеты вручную. Это не единственный вариант решения камина, но один из наиболее удобных Также бывает топка с распределителем воздуха, моноблок с воздушным контуром и еще целый ряд разнообразных моделей.

Современный и стильный камин
Современный и стильный камин с водяным контуром, Lechma

Основные ограничения

Основные ограничения у систем с естественной циркуляцией – это риск возникновения воздушных пробок. Одна такая пробка способна вывести из строя всю систему. СНИП 41-02-2004 утверждает, что нельзя проводить трубопроводы, если вода в них движется со скоростью менее 25 см в секунду. Во время установки особое внимание уделяется углу наклона магистралей, тогда воздух (если он попадет в систему) сбудет выводиться. Угол наклона составляет порядка трех миллиметров на один погонный метр. В квартирах этот показатель достигает 5,5 мм на один погонный метр.

Также существую ограничения по монтажу радиаторов. Главный недостаток схемы «Ленинградка», например, — это невысокий разгон жидкости при затекании в радиаторы, что неизбежно приводит к снижению КПД. Число батарей ставится в ограниченных количествах, при этом «дальние» батареи имеют существенно более низкую температуру.

Главные минусы

У данного типа отопления есть и существенные минусы:

  1. Существует большой перепад температур между точками.
  2. Все трубы открыты в комнатах, что выглядит неэстетично.
  3. Контур должен время от времени пополняться в течение времени работы.
  4. Трубы сечением до 50 мм стоят недешево (обычно в целях экономии ставят ПВХ или сталь). Используются радиаторы, у которых коэффициент сопротивления имеет минимальное значение (чугун, биметалл, сплавы алюминия).
  5. Невозможность покомнатного регулирования температуры, что сильно влияет на затраты на отопление. 
  6. Небалансируемая система. Невозможно сделать так, чтобы все радиаторы грели примерно одинаково

Теплоснабжения за счет естественного оборота теплоносителя может, подойди для объектов, которые имеют 65 кв. метров, при этом длина труб не должна превышать 32 метров. Важно также учитывать: сколько этажей имеет объект, от этого зависит схема устройства разгонного блока. В регионах, где бывают суровые зимы, такая схема отопления объекта не подходит, будет отсутствовать необходимое рабочее давление в контуре.

Читайте так же:

Водяное отопление частного дома своими руками: схемы и нюансы монтажа

Выполнить монтаж отопления своими руками несложно, если придерживаться правил и требований производителей. Работы можно выполнять в следующей последовательности:

Таким образом, выполнить монтаж отопления своими руками в частном доме относительно несложно. Делитесь в комментариях, как схема отопления в вашем доме и самостоятельно ли вы выполняли работу.

Оцените эту статью

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд Водяное отопление частного дома своими руками: схемы и нюансы выполнения монтажных работ Загрузка…

Виды схем отопления с естественной циркуляцией

Источник: http://plusteplo.ru/otoplenie/sistemy-otopleniya/otoplenie-s-estestvennoj-cirkulyaciej-princip-dejstviya-i-osobennosti-sistemy.html

Смотрите также:

  • Водяное отопление с принудительной циркуляцией
  • Водяное отопление своими руками схемы

21 декабря 2021 года

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...