Гравитационная система отопления с мембранным расширительным баком

Содержание

Что такое закрытая система отопления

Гравитационная система отопления с мембранным расширительным баком

Система водяного отопления, в которой используется мембранный расширительный бак и теплоноситель никоим образом не контактирует с атмосферным воздухом, считается закрытой и работает под давлением. Эта схема — наиболее распространенная на данный момент, поскольку обладает множеством преимуществ. В данной статье мы разберем, что такое закрытая система отопления частного дома, ее плюсы и минусы, а также особенности обслуживания.

Что представляет собой закрытая система отопления?

Важная особенность такой системы – отсутствие контакта с наружным воздухом и наличие небольшого избыточного давления. Как правило, схема работает при искусственном побуждении циркуляции теплоносителя с помощью насоса. Это позволяет не беспокоиться о соблюдении больших уклонов магистралей, а также принимать меньшие диаметры труб и прокладывать их наиболее удобным способом.

Как правило, гравитационная система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя делается с открытым расширительным баком, устанавливаемым в самой высокой точке. Закрытая же система традиционно снабжается циркуляционным насосом, что повышает эффективность ее работы и снижает материалоемкость.

Благодаря своим особенностям, системы закрытого типа обладают массой преимуществ:

  • теплоноситель, находящийся под давлением, нагревается быстрее;
  • вероятность завоздушивания сети трубопроводов и радиаторов очень низка;
  • теплоноситель не насыщается кислородом и не испаряется в атмосферу, что очень важно при заполнении системы антифризом;
  • установка расширительного бака в закрытой системе отопления производится на обратном трубопроводе возле котла, что очень удобно в плане обслуживания;
  • нет нужды использовать трубопроводы больших диаметров и прокладывать их на виду, в этом отношении закрытая система с принудительной циркуляцией – оптимальный выбор для частного дома.

Существенный недостаток лишь один — зависимость от надежности электроснабжения, закрытая система отопления без насоса, питающегося от электросети, работать не будет. К счастью, циркуляционные агрегаты для индивидуальных систем имеют небольшую потребляемую мощность, а потому на время отключения электричества смогут функционировать от блока бесперебойного питания достаточно долгое время.

Некоторые специалисты утверждают, что решить проблему отключения электроэнергии поможет закрытая система с естественной циркуляцией. Напомним, что в этом случае движение теплоносителя происходит за счет разницы плотности и массы горячей и охлажденной воды. Первая, нагреваясь в котле, как более легкая вытесняется вверх идущим от радиаторов остывшим теплоносителем, имеющим большую массу.

Несмотря на то что давление в закрытой системе отопления (1.5—2 Бар) не препятствует гравитационному движению потоков горячей и холодной воды, эффективность ее работы весьма сомнительна.

Дело в том, что разница конвективных сил и так невелика, а тут еще нужно преодолевать сопротивление мембраны бака, растягивающейся при расширении воды. Чтобы не связываться с этими скользкими моментами, на закрытую систему лучше всегда ставить насос.

Если есть необходимость смонтировать самотечную схему, то надо ее делать открытой.

Схема закрытой системы отопления

В частном домостроительстве традиционно применяется 2 вида схем:

  • однотрубная;
  • двухтрубная.

Однотрубная, больше известная как «ленинградка», удовлетворительно работает в одно – и двухэтажных домах небольшой площади, когда на каждом этаже установлено не более 5 радиаторов.

Реализация схемы требует точного расчета диаметров труб и количества секций батарей, так как теплоноситель значительно остывает после прохождения каждого последующего радиатора.

В соблюдении этих требований нуждается и однотрубная схема системы отопления закрытого типа с верхней разводкой, что изображена ниже на рисунке:

Примечание. Независимо от выбранного типа схемы закрытая система должна содержать в своем составе группу безопасности, иногда она идет в комплекте с котлом. Группа состоит из манометра для контроля давления, воздухоотводчика и предохранительного клапана для аварийного сброса воды. Узел устанавливается на подающем трубопроводе, выходящем из котла, причем без всякой запорной арматуры.

Двухтрубная схема закрытой системы проще в расчете и монтаже, славится популярностью благодаря хорошим рабочим показателям. Ведь теплоноситель ко всем радиаторам доставляется с одинаковой температурой, а при реализации попутной схемы еще и проходит одинаковое расстояние. Пример двухтрубной системы показан на рисунке:

Некоторые дополнения имеет закрытая система отопления с твердотопливным котлом. Во избежание образования конденсата в топке теплогенератора схема дополняется смесительным узлом с трехходовым клапаном и байпасной линией. Клапан заставляет оборачиваться воду по байпасу до тех пор, пока она не нагреется до установленной температуры, и только потом запускает в котел теплоноситель из магистрали.

Как заполнить систему теплоносителем?

Когда штуцер подпитки присоединен к водопроводной сети посредством шарового крана, то осуществить заполнение системы отопления закрытого типа теплоносителем достаточно просто. Для этого дела есть смысл привлечь помощника, особенно если дом имеет несколько этажей. Один человек управляет краном подпитки, а второй занимается выпуском воздуха из батарей. Кран открывается примерно на треть, чтобы напор не был сильным.

Человек, находящийся в котельной, следит за показаниями манометра, подпитка закрытой системы отопления закрывается, когда давление достигнет 2 Бар. Теперь помощник посредством кранов Маевского стравливает воздух из радиаторов, после чего давление падает. Цель – выйти на расчетное давление, удалив из трубопроводов весь воздух путем его постепенного вытеснения водопроводной водой.

Сложнее закачать теплоноситель в закрытую систему, когда подпитка из водопровода отсутствует либо нужно залить незамерзающую жидкость. Для этого понадобится специальный ручной или электрический насос и емкость для теплоносителя, из которой он будет перекачиваться в систему. Предварительно надо открыть все воздушные краны на радиаторах, а потом заполнять трубы через сливной штуцер, подключив к нему насос с обратным клапаном.

По мере того как происходит закачка жидкости, надо закрывать краны Маевского, из которых потечет теплоноситель. Накачав систему до 1.5 Бар, надо выполнить удаление воздуха, после чего давление доводится до рабочего. В конце производится пробный запуск котла и корректировка давления, а при необходимости – стравливание воздуха.

Почему падает давление в закрытой системе отопления?

Причина, по которой падает давление, существует одна – отсутствие герметичности, то бишь, протечка. Вопрос в том, чтобы ее найти. Характерным признаком протечки служит лужица в определенном месте либо бурое пятно, когда вода успевает высохнуть. В процессе поиска следует осмотреть следующие узлы и элементы:

  • соединения труб и фитинги: бывает, что в последних возникают трещины;
  • автоматические воздухоотводчики: неисправный элемент с застрявшим поплавком будет пропускать воду;
  • запорно — регулирующая арматура, предохранительный клапан;
  • расширительный бак: трещина в мембране вызовет падение давления, появление воздуха в системе и частое отключение котла.

Для устранения протечки не обойтись без частичного или полного опорожнения трубопроводов. По окончании работ придется снова залить воду в систему, создать необходимое давление и проследить за манометром в течении нескольких дней.

Заключение

Закрытая отопительная система обладает массой достоинств, отсюда ее популярность. Если монтаж и пуск в эксплуатацию произведен правильно, то она долгое время не требует вмешательства в свою работу. Большинство возникающих неисправностей можно спокойно устранить своими руками, как и обслуживание системы. Желательно ежегодно проверять работоспособность таких элементов, как воздухоотводчики, клапаны и расширительный бак.

Источник: https://cotlix.com/chto-takoe-zakrytaya-sistema-otopleniya

Гравитационная система отопления с мембранным расширительным баком

Приветствую всех читателей моего блога! Сегодня в этой статье я расскажу вам о гравитационных системах отопления. А конкретно о том, как они работают и где их целесообразно применять.

Читайте также  Система отопления в 5 этажной хрущевке

Постараюсь, как обычно, быть кратким, но информативным, чтобы без лишней «воды» дать вам основное, что нужно о них знать. Для краткости я буду использовать либо жаргонизм «гравитационка», либо сокращение ГСО.

Делается это для того, чтобы не перегружать текст длинными словами. Итак, поехали!

Принцип работы гравитационной системы отопления

ГСО — наиболее архаичная система водяного отопления. Впервые ее применили в первой половине 19 века для обогрева оранжерей. Физический принцип ее действия основывается на том, что разогретая жидкость расширяется и меняется ее плотность (жидкость становится «легче»).

Внутри котла происходит разделение по плотности — нагретый теплоноситель поднимается по подающей магистрали, а холодный стремится вниз по обратной в сторону котла. Из-за эффекта непрерывности струи начинается круговое движение жидкости — циркуляция.

Скорость циркуляции в ГСО зависит от разницы уровней (ниже на рисунке обозначено как H) центра нагрева (котла) и центра охлаждения (радиаторов). Чем больше разница уровней, тем больше будет скорость жидкости внутри системы.

Как устроена гравитационная система отопления

Устроена ГСО достаточно просто. Чтобы не томить вас лишними словами сразу перейдем к рисунку:

На рисунке изображена двухтрубная гравитационная система (ранее я уже писал статью про двухтрубные и однотрубные системы рекомендую ее к прочтению). В самой верхней точке системы располагают в классическом варианте расширительный бак открытого типа.

От котла вверх уходит подающая труба (на рисунке горячая магистраль), по которой разогретый теплоноситель идет к приборам отопления. В них он остывает и идет обратно в котел по обратной трубе (на рисунке обратная магистраль). В двухтрубной ГСО магистрали прокладываются с соблюдением уклонов.

У подающей магистрали уклоны делаются в сторону отопительных приборов, у обратной магистрали уклон идет в сторону котла.

Теперь давайте рассмотрим однотрубный вариант гравитационной системы отопления:

Работает однотрубная ГСО также, как и двухтрубная. Отличием здесь будет наличие разгонного коллектора — специальной трубы в, которой увеличивается скорость теплоносителя под действием силы тяжести. Из-за последовательного прохождения радиаторов, температура теплоносителя снижается от начального радиатора к конечному. Чтобы это компенсировать необходимо увеличивать количество секций у последних радиаторов, а это не всегда возможна из-за ограниченности пространства.

Возможен также вариант ГСО с мембранным расширительным баком вместо открытого. В этом случае желательно, чтобы котел был рассчитан на давление 3 атмосферы, так как придется устанавливать группу безопасности на подающую магистраль.

Предохранительный клапан в стандартной группе безопасности как раз рассчитан на 3 атмосферы. Если же ваш котел рассчитан на открытую систему (на давление 1 — 1,5 атм), то при установке мембранного бака и стандартной группы он может выйти из строя.

Мембранный расширительный бак может быть расположен в любом удобном месте ГСО, а в верхней точке системы необходимо установить воздухоотводчик.

Давайте двигаться дальше. Поговорим о том, как рассчитывать гравитационную систему и как выбирать диаметр труб для нее.

Расчет параметров гравитационной системы отопления

Если вы собрались сделать гравитационную систему отопления, то вам необходимо сделать хотя-бы минимум расчетов. А лучше вообще сделать полноценный проект. Это будет идеал и если ваш бюджет потерпит такие траты, то я их весьма рекомендую. Возможно уже на этапе проекта инженер выявит возможные сложности в реализации и вам удастся избежать переделок. Итак, давайте начнем рассматривать формулы!

Первая формула, которая нам понадобится:

pниж = pвер + ρgh

Расшифровывается она следующим образом:

  • pниж — давление на нижнем уровне.
  • pвер — давление на верхнем уровне.
  • ρ — плотность жидкости.
  • g — ускорение свободного падения 9,8 м/с².
  • h — разность высот между уровнями.

По этой формуле определяется гидростатическое давление в системе отопления. Из нее следует очевидный вывод, что давление в системе будет тем больше, чем больше ее высота. Но теплоноситель (в частном случае вода) циркулирует по ГСО  и этот момент учитывает равенство Бернулли, которое выглядит так:

p =  (ρv²/2) + ρgh

Уравнение Бернулли показывает, что полное давление зависит не только от высоты, но и от скорости движения жидкости в системе.

Однако, вклад гидродинамического давления в полное значительно меньше, чем гидростатического (менее 5%) поэтому им пренебрегают для простоты расчетов.

Как известно, циркуляция в ГСО происходит из-за разности давлений, создаваемых горячей и холодной водой. Эта разность называется естественным циркуляционным давлением и вычисляется по следующей короткой и простой формуле:

Δp = pхол — pгор =  gh(ρхол — ρгор).

Расшифровывается это так:

  • ρхол — плотность холодной воды.
  • ρгор — плотность горячей воды.
  • Δp — естественное циркуляционное давление.

Плотности воды при определенных значениях температуры являются справочными величинами, которые просто узнать из справочников. Эта формула подходит для расчета естественного циркуляционного давления в одноэтажном доме, где имеется один центр охлаждения. в двухэтажном доме таких центров будет уже 2 и формула примет следующий вид:

Δp = g〈h1(ρ1 — ρг) + h2(ρ2 — ρг)〉,

где:

  • h1, ρ1 — уровень центра охлаждения плотность воды на первом этаже.
  • h2, ρ2 — уровень центра охлаждения плотность воды на втором этаже.

После расчета естественного циркуляционного давления необходимо рассчитать расход воды. Делается это следующим образом:

G = Q/(C•Δt)

Расшифровка здесь такая:

  • G — расход теплоносителя кг/сек.
  • Q — количество теплоты, генерируемое котлом.
  • С — удельная теплоемкость.
  • Δt — разность температур между горячим и остывшим теплоносителем.

Для наглядности предлагаю посмотреть короткое видео с примером расчета ГСО:

Выбор труб для гравитационной системы отопления

При выборе труб нам необходимо, чтобы они обеспечивали необходимый расход воды, а естественного циркуляционного давления должно хватать для компенсации потерь на трение о стенки и преодоление местных сопротивлений (тройники, отводы, вентиля и так далее). Падение давления, вызванное трением определяется по равенству Дарси Вейсбаха:

Здесь:

  • ΔP — падение давления на участке трубопровода.
  • λ — коэффициент потерь на трение по длине участка. Табличная величина.
  • L — длина участка.
  • D — диаметр трубы на участке.
  • V — скорость жидкости в трубе.
  • ρ — плотность жидкости.

Общие потери давления в системе будут определяться как сумма потерь на всех участках труб и местных сопротивлениях (потери в местных сопротивлениях находятся по формуле ΔPарматура = ξ*(v²ρ/2), где ξ — табличные коэффициенты) . Об этом я писал в своей статье, посвященной гидравлическим расчетам. Для того, чтобы появилась циркуляция, естественное давление циркуляции должно превысить общие потери давления в ГСО:

Δp ≥ ΔP + ΔPарматура

Для того, чтобы сэкономить время, строители давно разработали специальные таблицы, которым можно быстро выбрать необходимый диаметр трубы.

Скажу сразу, что в ГСО металлическая труба начинается от 50-го диаметра, а пластиковые трубы могут использоваться начиная от диаметра 63 мм. Их самым главным недостатком будет их цена.

Кроме того, есть определенные сложности с их монтажом. Тут нужно будет привлекать опытного человека, который сможет соблюсти все уклоны и прочие нюансы системы.

Итоги статьи

Источник: https://otoplenie-help.ru/gravitacionnaya-sistema-otopleniya-s-membrannym-rasshiritel-nym-bakom.html

Система отопления в частном доме с естественной циркуляцией

Стоимость отопительной системы значительно увеличивается за счет использования насосного оборудования и не только для создания принудительной системы отопления. Самая простая и дешевая система отопления с естественной циркуляцией. Хотя она имеет свои недостатки, для дома не более ста квадратных метров она сможет обеспечить необходимое тепло.

Особенности и преимущества гравитационной системы

Система отопления с естественной циркуляцией считается самой простой и дешевой конструкцией. Однако для ее реализации важно учесть большое количество нюансов. Для нормального передвижения теплоносителя необходимо создать идеальные условия. Передвижение осуществляется за счет внутреннего гидростатического давления в трубопроводе.

Обратите внимание! Гравитационную систему отопления можно внедрить только в дома с небольшой площадью, а именно до 100 м2. Также имеются ограничения касательно горизонтального радиуса самотечи, трубопровод системы не должен превышать 30 метров.

Такие ограничения связаны с тем, что внутри системы отсутствует большое давление. Но несмотря на это, имеются явные достоинства, которые делают выбор очевидным и в пользу использования данной технологии:

  • Доступные цены на оборудование, материалы, обслуживание и монтаж.
  • В среднем эксплуатационный срок составляет 40 лет.
  • Простое обслуживание и возможность самостоятельного ремонта.
  • Схема может быть саморегулирующей, в результате чего достигается хорошая тепловая устойчивость. Это объясняется тем, что тепло распространяется благодаря разнице температуры отопителя.
Читайте также  Почему не продавливает систему отопления циркуляционный насос

Циркуляционный напор – от чего он зависит?

Чтобы в системе было достаточный циркуляционный напор, все расчеты необходимо осуществлять на этапе проектирования. Напор будет зависеть от различия между нижним радиатором и уровнем середины котла. Перемещение жидкости будет лучшим, если этот перепад будет большим. Кроме этого, на скорость потока теплоносителя влияет и разница плотности между остывшей и горячей воды.

Цикличные изменения температуры в котле и теплообменнике, происходящее по центральной оси, является главным отличием гравитационной системы. Холодная находится внизу, а горячая вода вверху. Под действием силы гравитации холодная вода направляется вниз.

Здесь также влияет и высота установленных батарей. Чем дальше тянется трубопровод, тем выше они будут устанавливаться, так как уклон подачи от котла направлен к радиаторам, а обратка к котлу.

Такая схема позволяет теплоносителю без особых трудностей преодолевать имеющееся сопротивление в трубах.

Если такое отопление используется в частном доме, то котел устанавливается в самой низкой точке. Так, все радиаторы будут находиться выше его.

Обратите внимание! Данная схема крайне редко внедряется в квартирные дома, так как обеспечить достаточный уклон не всегда возможно.

Виды схем отопления для естественной циркуляции

Схема отопления с естественной циркуляцией будет зависеть от:

  • места прокладки магистрали горячей воды. Предпочтение лучше отдать верхней или нижней разводке;
  • метода соединения подающего стояка с батареями. Это может быть двухтрубная или однотрубная;
  • наличия попутного или тупикового движения тепла;
  • схемы монтажа трубопровода;
  • расположения трубопровода: вертикально или горизонтально.

Отталкиваясь от этих факторов, выбирается наиболее доступная схема.

Как регулировать температуру в однотрубной разводке?

Для такой системы существует только один метод проводки труб – верхняя. Она не имеет трубы с обраткой. Как охлажденная вода поступает обратно в котел? Охлажденный теплоноситель возвращается в подающей трубе.

Это движение образовывается за счет разницы температуры в верхней и нижней части батареи. Чтобы во всем помещении (на 2 или 3 этаже) была одинаковая температура, последние радиаторы должны быть большего размера. Их размер идет по нарастающему.

В охлажденную воду в верхнем теплообменнике поступает горячая вода в нижнюю часть батареи. Однотрубная система реализовывается двумя методами:

  1. Движение одной части теплоносителя идет по стояку к следующим батареям, а другая часть поступает внутрь радиатора.
  2. Движение всего объема теплоносителя осуществляется через все батареи. В результате такого подключения в цокольном и на первом этаже помещения, батареи получают только охлажденный теплоноситель.

При первом варианте для регулировки температуры в батареях можно использовать краны. В другом варианте использование запорной арматуры запрещено, так как значительно упадет скорость запитки теплоносителя к последующим батареям. А если полностью перекрыть кран, то процесс циркуляции и вовсе прекратится.

Выбирая метод подключения лучше отдать приоритет методу с возможностью контролировать температуру в каждом теплообменнике. В результате в каждой отдельной комнате можно настраивать температуру, которая в данный момент там необходима. Более того, так можно экономить объем затраченной энергии. Как следствие система отопления становится эффективной и гибкой.

Обратите внимание! Реализовать однотрубную разводку возможно только если есть чердачное помещение. В этом месте располагается подающая труба.

Среди недостатков можно выделить невозможность запуска отопления частично. Однако среди достоинств это простота монтажа отопления, а также значительное его удешевление. Как следствие по дому будет проходить меньше труб, которые намного легче будет спрятать.

Особенности устройства двухтрубной разводки

Отопление с естественной циркуляцией также возможно и при двухтрубной разводке. В этой схеме используется два параллельных трубопровода: подача и обратка. В верхнем трубопроводе будет циркулировать горячая вода, а в нижнем, остывшая вода. Также от котла будет отходить труба, которая соединяет его с расширительным бачком.

Далее, от расширительного бачка тянется труба с горячим контуром, которая будет соединяться с общей разводкой. Дополнительно от бака может отходить переливная труба. Но это будет зависеть только от объема воды и размера емкости бака. Лишняя вода по переливной трубе будет отправляться в канализацию.

Труба, которая выходит из нижней части радиатора будет подключаться в обратную магистраль. Именно по ней и будет происходить гравитация холодного теплоносителя к котлу отопления. С эстетичной стороны, такая схема имеет свой недостаток, ведь в комнате будет проходить сразу две трубы: подача и обратка.

Поэтому спрятать трубопровод будет гораздо сложней.

Итак, принимая решение о выборе схемы с циркуляционным отоплением, учитывайте все за и против. Возможно, предоставленное видео поможет вам принять правильное решение, которое обеспечит приятный микроклимат в холодный период года.

Источник: http://otopleniex.ru/vidy/sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej.html

Система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Гравитационная система отопления двухэтажного дома.

Система отопления с естественной циркуляцией – система, в которой циркуляция теплоносителя осуществляется гравитационным путем без использования циркуляционного насоса.

Как правило, монтируется в частных домах площадью не более 150 м², т.к. отсутствие в самотечной системе циркуляционного насоса не позволяет делать ее слишком протяженной.

Преимущества

  • Простота.
  • Длительный срок службы.
  • Частный дом является абсолютно энергонезависимым, если в нем установлена самотечная система отопления на основе дровяного котла. Это один из наиболее подходящих вариантов для районов с частыми отключениями электроэнергии.

Недостатки

  • Сложность выполнения монтажных работ. Необходимо точно рассчитать расположение всех элементов системы, в противном случае система просто не будет работать. Несоблюдение уклонов (необходим уклон 10 мм на 1 м трубы) приведет к тому, что после запуска котла теплоноситель останется «стоять» на месте и не попадет в отопительные приборы, либо скорость его движения будет настолько низкой, что разогрева системы придется ждать часами.
  • Эффективно функционирует только малой протяженности системы (длина трубопровода не должна превышать 30-35 м).
  • Большой объем теплоносителя и низкая скорость его движения не позволяет системе быстро реагировать на изменение температуры.
  • При использовании расширительного бака открытого типа существует вероятность его замерзания (в случае, если он расположен на чердаке). Еще одним минусом такого бака является постоянное испарение теплоносителя, поэтому периодически в систему требуется доливать воду. При использовании расширительного бака мембранного типа таких проблем не существует, как правило мембранный бак монтируется на входе котла, либо на обратном трубопроводе рядом с котлом.
  • Неприглядный внешний вид. Расположенные под потолком трубы большого диаметра понравятся не каждому.

Схема системы отопления самотеком.

Система отопления с естественной циркуляцией состоит из следующих элементов:

  1. Источник тепла (различные виды котлов). Рекомендуется подбирать котел, который будет обладать высокими гидравлическими характеристиками, в первую очередь это касается входа и выхода котла, которые должны быть большого диаметра (от 40 мм и выше). Также необходимо обратить внимание на внутренние патрубки котла. Для обеспечения необходимого давления рекомендуется, по возможности, устанавливать котел ниже радиаторов;
  2. Радиаторы отопления;
  3. Расширительный бак открытого или закрытого типа;
  4. Подающий и обратный трубопровод большого диаметра. Большие трубы являются обязательным условием самотечной системы отопления. На трубы большого диаметра приходиться тратить больше средств, чем на трубы для системы с принудительной циркуляцией.

Примечание! Гравитационная система отопления должна быть спроектирована таким образом, чтобы теплоноситель попал в последний радиатор. В связи с этим обязательным условием является использование труб большого диаметра (на 1-2 порядка больше, чем у системы с принудительной циркуляцией). В случае, если установить трубы малого диаметра, теплоноситель будет двигаться по пути наименьшего сопротивления, т.е. попадать только в первый радиатор, не доходя до последующих.

Помимо этого, теплоноситель на своем пути должен встречать как можно меньше препятствий. Повороты должны быть плавными и выполнены не под прямыми углами (не рекомендуется использовать углы 90° или Т-образные тройники), только в этом случае при прохождении поворотов скорость движения теплоносителя не будет снижаться.

Как работает система отопления с естественной циркуляцией?

Принцип действия самотечной системы отопления основан на явлении теплового расширения воды, когда при нагреве меняются ее физические свойства (плотность), и на разнице давлений между подающим и обратным трубопроводом.

Читайте также  Подключение теплого пола к однотрубной системе отопления

Нагретая вода легкая, т.к. обладает меньшей плотностью, холодная вода, напротив более тяжелая, т.к. обладает более высокой плотностью.

Такая разница плотности создает естественную циркуляцию воды (холодная вода давит вниз и выдавливает горячую наверх).

Гравитационная система отопления работает следующим образом:

  • Теплоноситель нагревается в котле (в это время он расширяется и становится легче), в результате чего самостоятельно (без циркуляционного насоса) поднимается вверх по основному стояку, при этом более холодная, тяжелая вода остается в нижней части котла. Над основным стояком находится расширительный бак открытого типа, в котором скапливается «избыточный» теплоноситель;
  • Далее, нагретый теплоноситель двигается по подающему трубопроводу (который прокладывается под потолком или на чердаке) и поступает в радиатор через верхний вход;
  • Отдавая тепло радиатору теплоноситель становится холоднее и тяжелее, в результате чего опускается в нижнюю часть радиатора, после этого поступает в обратный трубопровод и возвращается в котел;
  • В котле цикл повторяется, охлажденный теплоноситель нагревается до требуемой температуры, расширяется, становиться легче и под давлением холодной воды поднимается наверх.

Источник: http://otoplenie-guide.ru/raboti/raschet-i-proektirovanie/sistema-otopleniya-s-estestvennoi-cirkulyaciei

Система отопления с естественной циркуляцией: принцип работы и особенности монтажа

Все технологии и изобретения, придуманные человечеством, с течением лет словно бы просеиваются сквозь гигантское сито.

Что-то безвозвратно проваливается в бездну прошлого, превращаясь в архаизм, а что-то – остается и становится «классикой, проверенной временем».

К последней категории относится и система отопления с естественной циркуляцией, которая, несмотря на появление более практичных и функциональных решений, является весьма востребованной среди владельцев частных домов. Ее особенности и способы устройства – тема данной статьи.

Водяное отопление с естественной циркуляцией – принцип работы

Данную систему называют по-разному: термосифонной, гравитационной или самотечной.

Состоит она из следующих компонентов:

  • теплогенератор (котел или печь/камин с водяной рубашкой);
  • замкнутый контур из труб и радиаторов, заполненный жидким теплоносителем (вода, масло или антифриз);
  • расширительный бак;
  • запорная и регулирующая арматура;
  • контрольно-измерительные приборы.

Нагреваясь в теплообменнике котла или печи, рабочая среда движется по контуру, передавая тепловую энергию радиаторам, а те уже греют воздух в помещениях. Способ, которым обеспечивается движение теплоносителя в системе, как раз и определяет основную ее особенность.

Как работает данная система?

Если некоторую часть среды подвергнуть нагреву, ее объем, согласно законам физики, увеличится. При этом со стороны более холодного окружающего вещества на нее начнет воздействовать архимедова сила, заставляя устремляться вверх.

Это явление называется конвекцией. Именно оно выступает в роли двигателя теплоносителя в системах отопления с естественной циркуляцией. А поскольку конвекция обусловлена гравитацией, такие системы часто называют гравитационными.

Отопительная система с естественной циркуляцией

Конвекционный поток будет тем мощнее, чем большей будет разница температур между нагретым в котле теплоносителем и отработанным, поступающим к теплогенератору по так называемой обратке. При этом, очевидно, для перекачивания рабочей среды нет необходимости применять насос, а значит система не нуждается в электричестве, то есть является, как принято в таких случаях говорить, энергонезависимой.

Если нет насоса – значит нет и избыточного давления, следовательно, в качестве расширительного бака можно использовать просто открытую емкость, а не покупной резервуар с мембраной.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.

Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.

За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.

Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.

Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.

Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).

При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.

Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:

  • Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
  • В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
  • Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.

Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.

При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:

  1. Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
  2. При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
  3. Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
  4. Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.

Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».

Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.

В обиходе ее часто называют «ленинградкой». Это самый дешевый вариант – радиаторы просто подключают один за другим, как бы нанизывая их на единственную трубу. За время пути по контуру теплоноситель успевает сильно остыть, что для естественной циркуляции вроде бы и хорошо.

Однако, из-за последовательного подключения приборов система имеет значительное гидравлическое сопротивление, которое может свести на нет преимущество от большого температурного перепада.

Монтаж радиатора к меди (однотрубная система отопления)

По этой причине при устройстве однотрубной системы важно избегать лишних поворотов или сужений, а некоторые радиаторы, например, стальные панельные, вообще могут заблокировать циркуляцию рабочей среды.

Существенным недостатком однотрубной системы является отсутствие возможности сбалансировать контур путем независимого регулирования теплоотдачи на каждом радиаторе.

Поэтому чаще всего применяют усовершенствованный вариант ленинградки, в котором параллельно каждому радиатору устраивается обводной байпас (перемычка) с регулирующей арматурой.

Открывая или закрывая вентиль на байпасе, мы соответственно уменьшаем или увеличиваем поток теплоносителя, идущий через радиатор. При этом будет меняться и мощность теплоотдачи на нем.

Двухтрубная отопительная система

Для этой системы понадобится больше труб, но зато она гораздо более удобна в эксплуатации, чем однотрубная. По периметру помещения прокладывают две трубы: верхняя (подача) – от котла, нижняя (обратка) – к котлу. Между ними устанавливаются радиаторы: входной патрубок через отвод подключается к трубопроводу подачи, выходной – к обратке.Таким образом, все приборы подсоединяются параллельно, что обеспечивает следующие преимущества:

  • снижается гидравлическое сопротивление контура;
  • тепло по приборам распределяется равномерно;
  • настройку и обслуживание радиатора можно осуществлять независимо от всей системы.

Перед каждым радиатором можно установить управляемый термодатчиком клапан с электроприводом.

При этом система останется энергонезависимой, так как при отключении электричества она полностью сохранит работоспособность (клапаны можно будет подрегулировать вручную).

на тему

Источник: https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/montazh-sistem-otopleniya/s-estestvennoj-cirkulyaciej.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Инженерные системы