Принцип работы и схема отопления частного дома с естественной циркуляцией: особенности расчета

фото 1

Естественная циркуляция – это ход теплоносителя в отопительной системе самотёком, без работы циркуляционного насоса.

Такое движение образуется силами гравитации благодаря свойству жидкости расширяться при нагреве.

Естественный самотёк позволяет отоплению работать без насоса и дополнительных трат электричества, в автономном режиме. Из чего собирают гравитационную схему обогрева и как она работает?

Принцип работы естественной циркуляции

фото 2

При нагреве в котле вода расширяется, становится легче, поднимается вверх и освобождает место для притока остывшей жидкости.

На её место в котёл поступает остывшая вода из контура отопления – та, которая прошла радиаторы, отдала часть тепла окружающему пространству и остыла. Она имеет меньший коэффициент расширения, её плотность – больше, а вес - тяжелее.

Остывшая вода вытесняет из котла нагретую. Так образуется постоянный круговорот жидкости в системе отопления, называемый естественной циркуляцией теплоносителя в контуре.

Скорость движения воды самотёком зависит от нескольких факторов:

  • разница температур на входе в котёл и на выходе из котла – формирует гравитационное давление жидкости;
  • диаметр внутренних проходов в системе отопления – может снизить скорость хода потока;
  • непрямое движение теплоносителя в системе – углы, повороты, сужения внутреннего диаметра труб или излучателей – снижают напор воды и замедляют её течение.

Преимущества и недостатки

фото 3

Естественная циркуляция теплоносителя в частном доме имеет неоспоримые достоинства в виде автономности и незатратной работы. Но также сопровождается недостатками, с которыми приходится сталкиваться при её обустройстве.

Преимущества самотёка:

  • Автономная работа отопления, независимая от наличия электричества.
  • Доступная цена, один из самых недорогих вариантов обустройства системы.
  • Долговечность – использование чугунных радиаторов и чугунных труб большого сечения обеспечивает длительную работу обогрева двухэтажного дома на протяжении 40-50 и более лет.

Недостатки:

  • Система отопления имеет громоздкий вид – большие трубы вдоль стен, чугунные радиаторы.
  • Невозможно использовать терморегуляторы.
  • При обустройстве раздаточного коллектора на чердаке необходима хорошая теплоизоляция – для предупреждения остывания и замерзания воды.
  • Достаточно большие теплопотери – в трубах на чердаке и в подвале. А значит – увеличенные расходы на отопление дома.

Особенности построения

фото 4

Для организации движения жидкости самотёком выполняют следующее:

  • Располагают котёл отопления как можно ниже – на первом этаже или в полуподвале. Раздаточный коллектор поднимают выше – под потолок или на чердак строения.

Таким образом, вода получает максимально допустимую для данной постройки высоту подъёма. Что создаёт максимально возможный гравитационный напор теплоносителя в трубах.

  • Монтируют устройства с широкими внутренними просветами. Трубы увеличенного диаметра – не меньше 40 мм в сечении. Радиаторы с широким внутренним проходом – традиционные чугунные батареи. При необходимости установки запорных устройств – ставят шаровые краны, которые в открытом положении минимально сужают внутренний просвет.
  • Прокладывание труб выполняют с минимальным количеством поворотов, углов, без змеевиков и без спиралей.
  • Магистрали подачи и обратки прокладывают с уклоном.

Внимание! Перечисленные выше принципы позволяют организовать естественный напор воды и её движение с необходимой скоростью.

Элементы самотёчной системы: из чего состоит

Перечислим устройства, из которых собирают самотёчную схему отопления:

  • фото 5

    Нагревательный котёл – может работать на различных видах топлива – на газу, дровах, угле, электричестве.
  • Радиаторы – устройства непосредственного обогрева – излучают тепло в пространство помещения.
  • Магистральная труба подачи и обратного тока.
  • Раздающий коллектор – располагается над котлом. В него поступает нагретая в котле вода, затем движется (раздаётся) в магистральную трубу.
  • Расширительный бачок – для временного хранения теплоносителя, который при нагреве расширяется и увеличивается в объёме. Располагается в самой верхней точке системы, выполняется в открытом виде.
  • Поворотные шаровые краны – на входе и выходе из радиаторов отопления.
  • Кран для слива воды (также шаровый) – в самой нижней точке системы.

А теперь рассмотрим подробнее, как обеспечивают максимально возможный напор.

Вам также будет интересно:

Уклон трубы

Для естественной циркуляции теплоносителя принимается ряд мер, которые облегчают его передвижение внутри радиаторов и труб. Одна из таких мер – прокладывание труб подачи и обратки под небольшим уклоном. Размер уклона выбирают – 2-3 ° на погонный метр.

Указанные градусы уклона визуально не нарушают геометрию прокладывания труб, но обеспечивают движение воды самотёком. Они также позволяют сливать жидкость из системы при необходимости замены батареи, ремонта.

Гравитационное давление

фото 6

Гравитационное давление возникает как разница давлений воды в различных сегментах трубопровода.

В системе с естественным движением теплоносителя гравитационное давление создаётся нагревом воды и подъёмом её на высоту чердака или второго этажа дома. Так обеспечивается самотёк и работа отопления.

Величина гравитационного давления определяется высотой подъёма воды и разницей температур.

Внимание! Чем сильнее нагрев теплоносителя в котле, тем больше будет разница в давлении, и тем скорее вода будет двигаться по трубам.

Возможные препятствия

Для эффективной естественной циркуляции стараются уменьшить количество факторов, которые препятствуют гравитационному давлению.

фото 7

Схему организовывают с минимальным количеством углов и поворотов. Вместо изгибов труб под прямым углом, по возможности, делают плавные повороты. Для того чтобы вода не встречала препятствий, убирают сужения просветов и вентили.

Внутренние сечения радиаторов должны быть достаточно большими. Следствием широких просветов становится увеличенный объём теплоносителя, а также инертность работы отопления.

Схема однотрубной отопительной системы в частном помещении

Однотрубная схема – самый простой и доступный способ организации естественной циркуляции теплоносителя в трубах. Работает по принципу движения воды самотёком при нагреве в котле. Поток теплоносителя внутри магистральной трубы, проходя последовательно все радиаторы системы. Магистраль отопления начинается и заканчивается в котле отопления.

Существуют два варианта последовательного подключения батарей в однотрубную схему:

  • Магистраль проходит непосредственно через каждую батарею помещения.
  • Магистраль проходит рядом с батареями, при этом перед каждым радиатором от неё отходит ответвление, подающее горячую воду. И после из радиаторов в магистраль выводится охлаждённый теплоноситель.

фото 8

Фото 1. Суть однотрубной отопительной системы заключается в движении воды самотеком при нагреве котла.

В обеих схемах вода постепенно охлаждается, двигаясь от первого радиатора к последнему. Оттого первые батареи в контуре будут значительно горячее последних. При этом в первой схеме разница между температурой жидкости в первом и последнем радиаторе будет больше, чем во второй. Поэтому вторая схема обеспечивает более равномерный прогрев всех комнат.

Справка! Во второй схеме – больше углов, поворотов, снижающих гидродинамический напор и осложняющих движение теплоносителя.

Преимущества однотрубной схемы с естественной циркуляцией:

  • Простота монтажа.
  • Самая демократичная цена – монтаж обходится дешевле всех других видов отопления.
  • Технологическая доступность – однотрубную систему легче монтировать, чем двухконтурное отопление. Также проще организовать естественную циркуляцию теплоносителя в однотрубной схеме.

Двухтрубная система отопления в двухэтажном доме

Двухтрубная схема отопления выделяется присутствием двух магистралей. Нагретая вода движется из котла по одной магистрали - подачи. А остывшая вода входит в котёл по другой магистрали – обратке.

Двухтрубная схема имеет увеличенное количество углов и поворотов. В ней сложнее организовать самотёк теплоносителя. Часто – приходится встраивать в циркуляционный насос.

Главное преимущество двухтрубной системы – равномерное отопление всех комнат. Недостаток – снижение гравитационного давления и сложность естественной циркуляции жидкости в трубах.

фото 9

Фото 2. Двухтрубная система отопления имеет две магистрали, большее количество углов и поворотов.

Для непосредственного самотёка в двухтрубной схеме необходима большая температура нагрева воды. Поэтому в зависимости от её величины, самотёк может быть более или менее эффективным. Для движения теплоносителя в магистраль врезают насос по параллельной схеме. Так, чтобы он не создавал преграду и давал возможность самотёка.

Полезное видео

В видео представлена одна из схем отопительных систем, основанных на движении воды самотеком, в двухэтажном доме.

Одно- или двухтрубная схема: что лучше?

Для организации естественной циркуляции теплоносителя лучше других подходит однотрубная схема подключения. Она создаёт минимальные сопротивления движению воды, незначительно сокращает напор. Её обустройство проще, чем в двухтрубной схеме.

Двухтрубная система также может быть с естественной циркуляцией. Однако её монтаж потребует профессиональных знаний, расчётов и опыта.

Оцени статью:
  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
Будь первым!
Поделись с друзьями!
Читайте также
Добавить комментарий
VK OD FB G+ Tw
Отопление