Схема водяного отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома: Система отопления с естественной циркуляцией – схемы без насоса

Самотечная система отопления с естественной циркуляцией – расчеты, уклоны, виды
монтаж самотечной системы отопления


Для частных загородных домов и дач, часто устанавливается система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Данное решение имеет свои положительные и отрицательные стороны. Схему выполняют четырьмя различными способами.

Система с гравитационной циркуляцией чувствительна к ошибкам, допущенным во время монтажа отопления.

Принцип работы системы с естественной циркуляцией

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией пользуется популярностью благодаря следующим преимуществам:

  • Простой монтаж и обслуживание.
  • Отсутствие необходимости в установке дополнительного оборудования.
  • Энергонезависимость – во время работы не требуются дополнительные расходы на электроэнергию. При отключении электричества, система обогрева продолжает работать.


Принцип работы водяного отопления, с использованием самотечной циркуляции, основан на физических законах. При нагревании уменьшается плотность и вес жидкости, а при остывании жидкостной среды, параметры возвращаются в первоначальное состояние.

При этом, давление в системе отопления практически отсутствует. В теплотехнических формулах принимается соотношение 1 атм., на каждые 10 м. напора водяного столба. Расчет системы отопления 2-х этажного дома покажет, что гидростатическое давление не превышает 1 атм., в одноэтажных зданиях 0,5-0,7 атм.

Так как при нагреве жидкость увеличивается в объеме, для естественной циркуляции, обязательно потребуется расширительный бак. Вода, проходящая через водяной контур котла, нагревается, что приводит к увеличению в объеме. Расширительный бачек должен находиться на подаче теплоносителя, в самом верху системы отопления. Задачей буферной емкости является компенсация увеличения объема жидкости.

схема системы отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Система отопления с самоциркуляцией может применяться в частных домах, делая возможным следующие подключения:

  • Подсоединение к теплым полам – требует установить циркуляционный насос, только на водяной контур, уложенный в пол. Остальная система продолжит работать с естественной циркуляцией. После отключения электричества, помещение продолжит отапливаться с помощью установленных радиаторов.
  • Работа с бойлером косвенного нагрева воды – подключение к системе с естественной циркуляцией возможно, без необходимости в подключении насосного оборудования. Для этого бойлер устанавливают в верхней точке системы, чуть ниже воздушного расширительного бака закрытого или открытого типа. Если это невозможно, тогда насос устанавливают непосредственно на накопительную емкость, дополнительно устанавливая обратный клапан, чтобы избежать рециркуляции теплоносителя.

В системах с гравитационной циркуляцией, движение теплоносителя осуществляется самотеком. Благодаря естественному расширению, нагретая жидкость поднимается вверх по разгонному участку, а после, под уклоном «стекает», через трубы, подключенные к радиаторам, обратно к котлу.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

  • При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
  • Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
  • При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

схема однотрубной системы Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

  1. Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
  2. Экономятся средства на монтаж системы.


Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

  1. схема двухтрубной системы
    Подача и обратка проходят по разным трубам.
  2. Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
  3. Второй подводкой батарея подключается к обратке.


В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

  1. Равномерное распределение тепла.
  2. Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
  3. Проще выполнить регулировку системы.
  4. Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
  5. Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Как правильно сделать водяное отопление с естественной циркуляцией

Все гравитационные системы объединяет общий недостаток – отсутствие давления в системе. Любые нарушения во время проведения монтажных работ, большое количество поворотов, несоблюдение уклонов, моментально отражаются на работоспособности водяного контура.

Чтобы сделать грамотно отопление без насоса, учитывается следующее:

  1. Минимальный угол уклонов.
  2. Тип и диаметр труб, используемых для водяного контура.
  3. Особенности подачи и вид теплоносителя.
самотечная система отопления с возможностью подключения циркуляционного насоса

Какой уклон труб нужен при самотечной циркуляции

Нормы проектирования внутридомовой системы отопления с гравитационной циркуляцией, подробно прописаны в строительных нормах. В требованиях учитывается, что движению жидкости внутри водяного контура будет мешать гидравлическое сопротивление, препятствия в виде углов и поворотов, и т.д.

Уклон отопительных труб регламентируется в СНиП. Согласно указанным в документе нормам, на каждый погонный метр требуется сделать наклон в 10 мм. Соблюдение данного условия гарантирует беспрепятственное движение жидкости в водяном контуре.

Нарушение наклона при прокладке труб, приводит к завоздушиванию системы, недостаточному прогреву отдаленных от котла радиаторов, и, как следствие, снижению теплоэффективности.

Нормы уклона труб при естественной циркуляции теплоносителя указаны в СП 60.13330 (ранее СНиП 41-01-2003) «Прокладка трубопроводов отопления».

Какие трубы применяют для монтажа

Выбор труб для изготовления отопительного контура имеет важное значение. Каждый материал имеет свои теплотехнические характеристики, гидравлическую сопротивляемость и т.д. При самостоятельном выполнении монтажных работ, дополнительно учитывают сложность монтажа.

Чаще всего используют следующие строительные материалы:

  • Стальные трубы – к достоинствам материала следует отнести: доступную стоимость, устойчивость к высокому давлению, теплопроводность и прочность. Недостатком стали является сложный монтаж, невозможный, без применения сварочного оборудования.
  • Металлопластиковые трубы – имеют гладкую внутреннюю поверхность, не дающую контуру засориться, небольшой вес и линейное расширение, отсутствие коррозии. Популярность металлопластиковых труб несколько ограничивает небольшой срок эксплуатации (15 лет) и высокая стоимость материала.
  • Полипропиленовые трубы – получили широкое применение благодаря простоте монтажа, высокой герметичности и прочности, длительному сроку эксплуатации и устойчивости к размерзанию. Трубы из полипропилена монтируются с помощью паяльника. Срок службы не менее 25 лет.
  • Медные трубы – не получили широкого распространения за счет большой стоимости. Медь имеет максимальную теплоотдачу. Выдерживает нагрев до + 500°С, срок эксплуатации свыше 100 лет. Особенной похвалы достоин внешний вид трубы. Под воздействием температуры, поверхность меди покрывается патиной, что только улучшает внешние характеристики материала.

Какого диаметра должны быть трубы при циркуляции без насоса

Правильный расчет диаметров труб на водяное отопление с естественной циркуляцией осуществляется в несколько этапов:

  • Подсчитывается потребность помещения в тепловой энергии. К полученному результату добавляют около 20%.
  • СНиП указывает соотношение тепловой мощности к внутреннему сечению трубы. Высчитываем по приведенным формулам сечение трубопровода. Чтобы не выполнять сложные вычисления, стоит воспользоваться он-лайн калькулятором.
  • Диаметр труб системы с естественной циркуляцией должен быть подобран согласно теплотехническим расчетам. Чрезмерно широкий трубопровод приводит к снижению теплоотдачи и увеличению расходов на отопление. На ширину сечения влияет тип используемого материала. Так, стальные трубы не должны быть уже 50 мм. в диаметре.


Существует еще одно правило, помогающее усилить циркуляцию. После каждого разветвления трубы, диаметр сужают на один размер. На практике это значит следующее. К котлу подключена двухдюймовая труба. После первого разветвления контур сужают до 1 ¾, дальше до 1 ½ и т.д. Обратку наоборот собирают с расширением.

Если расчеты диаметра были выполнены верно, и соблюдены уклоны трубопроводов при проектировании и выполнении монтажных работ системы отопления с самотечной циркуляцией, проблемы в работе встречаются крайне редко и в основном происходят по причине неправильной эксплуатации.

Какой розлив лучше сделать – нижний или верхний

Естественная циркуляция воды в системе отопления одноэтажного дома во многом зависит и от выбранной схемы подачи теплоносителя непосредственно к радиаторам. Принято классифицировать все типы подключения или розлива на две категории:

  • Система с нижним розливом – имеет привлекательный внешний вид. Трубы располагаются на уровне пола. Однотрубная система с нижней разводкой имеет малую теплоэффективность и требует тщательного планирования и проведения расчетов. Схемы с нижним розливом наиболее востребованы для трубопроводов высокого давления. схема подключения радиаторов в гравитационной системе с нижним розливом
  • Система с верхним розливом – данное решение оптимально подходит для частного дома. Подача горячей воды осуществляется посредством трубы, расположенной под потолком. Поступающий сверху теплоноситель, вытесняет скопившийся воздух (воздух стравливается через краны Маевского). Однотрубная система водяного отопления с верхним розливом, также отличается эффективностью. схема подключения радиаторов в самотечной системе с верхним розливом

Ошибки в выборе типа розлива приводят к необходимости модифицировать водяной контур посредством установки циркуляционного оборудования.

Какой теплоноситель лучше для систем с самоциркуляцией

Оптимальный теплоноситель для системы отопления с естественным движением жидкости – это вода. Дело в том, что антифриз имеет большую плотность и меньшую теплоотдачу. Для нагрева гликолевых составов до необходимого состояния, требуется больше времени, сжигаемого топлива, при этом теплоотдача остается на уровне воды.

За использование незамерзающей жидкости, в качестве довода можно привести два довода:

  1. Высокая текучесть материала, улучшающая циркуляцию.
  2. Способность сохранять текучесть при достижении -10°С, -15°С.


Антифриз используют, если планируется в течение долгого времени не отапливать помещение, или делать это с периодичностью, а постоянно сливать жидкость из системы нет возможности.

Какое отопление лучше выбрать – естественное или принудительное?

Конструктивные особенности системы с естественной гравитационной циркуляцией, простота монтажа и возможность самостоятельного выполнения работ, сделали такую схему достаточно популярной у отечественного потребителя.

Но самоциркулирующая конструкция проигрывает по сравнению с контуром, подключенным к насосному оборудованию, в следующих аспектах:

  • Начало работы – система отопления с естественной циркуляцией начинает работать при температуре теплоносителя около 50°С. Это необходимо, чтобы вода расширилась в объеме. При подключении к насосу, жидкость двигается по водяному контуру сразу после включения.
  • Падение мощности отопительных приборов при естественной циркуляции теплоносителя по мере отдаленности от котла. Даже при грамотно собранной схеме, разница температуры составляет порядка 5°С.
  • Влияние воздуха – основной причиной отсутствия циркуляции является завоздушивание части водяного контура. Воздух в системе отопления может образовываться из-за несоблюдения уклонов, использования открытого расширительного бачка и других причин. Чтобы продавить систему, приходится включать котел на максимальную мощность, что приводит к существенным затратам.
  • Отопление двухэтажного дома при естественной циркуляции теплоносителя затруднено по причине существующих препятствий для движения жидкости.
  • Относительно регуляции нагрева, самоциркулирующие системы также уступают контурам, подключенным к насосам. Современное циркуляционное оборудование подключается к комнатным термостатам, что обеспечивает точность теплоотдачи и нагрев температуры в помещении с погрешностью до 1°С. Установка терморегуляторов допускается и в схемах с самоциркуляцией, но погрешность настроек составит 3-5°С.


Выбрать систему с естественной циркуляцией, оправдано, в случае отопления небольших одноэтажных зданий. Если требуется отапливать коттеджи и загородные дома площадью более 150-200 м², нужна установка циркуляционного оборудования.

Главным достоинством схем с самоциркуляцией является их энергонезависимость, но произведя несложные расчеты, можно прийти к выводу, что экономия на электроэнергии не оправдывает потери тепла в процессе самостоятельного движения теплоносителя. Схемы с принудительной циркуляцией имеют большую теплоотдачу и эффективность.

Система отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома

Какими бывают системы отопления с естественной циркуляцией, как их сделать и что нужно учесть

Система отопления с естественной циркуляцией хороша тем, что работает вне зависимости от наличия электричества, что в некоторых районах очень важно. Другое дело, что получить комфортные условия при такой схеме чрезвычайно сложно, а в некоторых случаях невозможно. Потому часто отопление делают самотечным (одно из названий) для использования такого режима в качестве аварийного, а все остальное время работает насос. Но в некоторых случаях, например, на неэлектрофицированных дачных участках, система отопления без насоса – единственный возможный вариант.

Система с естественной циркуляцией (ЕЦ) называется иногда гравитационной из-за того, что работает на принципе гравитации. Еще одно название – самотечная. Все эти термины обозначают один принцип построения – без использования насоса.

Принцип работы системы ЕЦ

Теплоноситель в самотечных системах движется из-за разности температур теплоносителя и, соответственно, разной их плотности: из котла выходит горячая вода, плотность и вес которой гораздо меньше, чем у холодной. Потому горячая вода вытесняется вверх. Отсюда и главная особенность таких систем – котел должен располагаться ниже радиаторов. Далее теплоноситель движется по трубе с небольшим уклоном. От основной магистрали отходят трубы меньшего диаметра, ведущие к радиаторам/регистрам.

Простейший вариант системы с естественной циркуляцией

Проще такая система реализуется в системах с верхней раздачей воды – это когда от котла труба поднимается под потолок и оттуда уже опускается к радиаторам. В системах с нижней раздачей гравитационная система может быть реализована только при наличии разгонного контура – создается искусственный перепад высот: от котла труба поднимается почти под полоток, там, в верхней точке устанавливается расширительный бачок. После него труба опускается до уровня выше радиаторов, но не под потолком, а на уровне окон. Оттуда уже идет разводка на радиаторы. При устройстве разгонного контура помешать вам может только низкий потолок – желательно, чтобы от вершины котла труба отходила выше, чем на 1,5метра (а еще бачок).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка

Виды систем отопления с естественной циркуляцией

Отопление ЕЦ в духэтажных и более домах может быть реализовано как в однотрубных, так и в двухтрубных системах .

Двухтрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией. Схема вертикальная

При этом принцип сохраняется – от котла поднимается вверх труба на максимальную высоту, и лишь затем идет раздача теплоносителя по элементам отопления. Разница лишь в том, что в двухтрубной системе остывшая вода собирается в другую магистраль, и она заводится на вход обратки котла. В однотрубной же на этот вход котла идет труба от выхода последнего радиатора.

Система с естественной циркуляцией одноэтажного дома. Схема однотрубная, разводка — верхняя

Все представленные выше схемы однотрубных разводок – с вертикальными стояками. Они более затратные по количеству материалов, но удобны тем, что к каждому стояку можно присоединить отопительные приборы на каждом из этажей. В принципе, в двухэтажном доме с большой площадью выгоднее реализовать водяное отопление с естественной циркуляцией с горизонтальной разводкой. Примерно выглядеть это может так (смотрите схему ниже).

Однотрубная система с естественной циркуляцией. Горизонтальная разводка с разгонным коллектором

В данном проекте реализована схема отопления с естественной циркуляцией «ленинградка». Для более активной циркуляции на втором этаже устроен разгонный коллектор, после которого два контура расходится по второму этажу – горизонтальное последовательное подключение радиаторов. Еще один контур опускается на первый этаж, где также разделяется на две ветки. Также дополнительно на первый этаж опускаются стояки от последних в контуре радиаторов в каждой из веток второго этажа.

Радиаторы отопления ЕЦ

Для гравитационных систем главное – минимальное сопротивление водяному потоку. Потому, чем шире будет просвет радиатора, тем лучше через него будет течь теплоноситель. Практически идеальны с этой точки зрения чугунные радиаторы – у них самое маленькое гидравлическое сопротивление. Хороши в использовании алюминиевые и биметаллические. но нужно смотреть, чтобы их внутренний диаметр был не менее 3/4”. Можно использовать стальные трубчатые батареи, однозначно не рекомендуются стальные панельные или любые другие с маленьким сечением и высоким гидравлическим сопротивлением – через них или не будет протекать вода или будет очень слабо, что, например, при однотрубной системе может привести к отсутствию циркуляции вообще.

Системы с естественной циркуляцией (кликните по картинке для увеличения масштаба)

Есть в подключении радиаторов свои тонкости. Особенно большое значение способ монтажа играет в однотрубной системе: только при помощи разных типов подключения можно добиться лучшей работы отопительных элементов.

Схемы подключения радиаторов

На рисунке, расположенном ниже показаны схемы подключения радиаторов. Первое – нерегулируемое последовательное подключение. При таком способе будут проявляться все недостатки «ленинградки»: разная теплоотдача радиаторов без возможности компенсирования (регулирования). Чуть лучше дело обстоит, если поставить обычную перемычку из трубы. При такой схеме возможность регулирования также отсутствует, но при завоздушивании радиатора система функционирует, так как теплоноситель проходит через байпас (перемычку). Установив дополнительно за перемычкой два шаровых крана (на рисунке нет) мы получаем возможность при перекрытом потоке снять/отключить радиатор без останова системы.

Особенности подключения радиаторов в однотрубных системах

Два последних способа монтажа позволяют регулировать поток теплоносителя через радиатор и байпас — в них стоят устройства регулировки температуры радиатора. При таком включении схема уже может быть компенсирована (на каждом отопительном приборе выставляется теплоотдача).

Не менее важным является и тип подключения: боковой, диагональный или нижний. Оперируя этими подключениями можно облегчить/улучшить компенсацию системы.

Трубы для систем с естественной циркуляцией

При подборе диаметра труб играют роль не только размеры системы и количество радиаторов, но и материал, из которого они сделаны, вернее, гладкость стенок. Для гравитационных систем это очень важный параметр. Хуже всего дело обстоит у обычных металлических труб: внутренняя поверхность шероховатая, а после использования она становится еще более неровной из-за процессов коррозии и накопившихся отложений на стенках. Потому такие трубы берут самого большого диаметра.

Стальные трубы через несколько лет могут выглядеть так

Предпочтительнее с этой точки зрения металлопластиковые и армированные полипропиленовые. Но в металлопластиковых используются фитинги, значительно заужающие просвет, что для самотечных систем может стать критичным. Потому более предпочтительными выглядят армированные полипропиленовые. Но они имеют ограничения по температуре теплоносителя: рабочая температура 70 о С, пиковая – 95 о С. У изделий из особого пластика PPS рабочая температура 95 о С, пиковая – до 110 о С. Так что в зависимости от котла и системы в целом можно использовать эти трубы, с условием, что это качественные фирменные изделия, а не подделка. Подробнее о полипропиленовых трубах читайте тут.

Металоопластик и полипропилен также может использоваться для монтажа систем отопления

Но если предполагается установка твердотопливного котла. то никакой полипропилен таких тепловых нагрузок не выдержит. В этом случае или все-таки использовать стальные, или оцинковку и нержавейку на резьбовых соединениях (сварку при монтаже нержавейки не использовать, так как швы очень быстро протекают). Подойдет и медь (о медных трубах написано тут ), но она также имеет свои особенности и с ней нужно обращаться осторожно: не со всеми теплоносителями она будет нормально себя вести, а уж с алюминиевыми радиаторами ее в одной системе лучше не использовать (они быстро разрушаются).

Особенность систем с естественной циркуляцией – их невозможно рассчитать из-за образования турбулентных потоков, которые расчетам не поддаются. Проектируют их основываясь на опыте и усредненных, опытным путем выведенных, нормах и правилах. В основном действуют правила:

  • поднять как можно выше точку разгона;
  • не заузить трубы подачи;
  • поставить достаточное количество секций радиаторов.

Потом применяют еще одно: от места первого разветвления и каждое последующее ведут трубой меньшего на шаг диаметра. Например, от котла идет 2-х дюймовая труба, далее от первого разветвления 1 ¾, потом 1 ½ и т.д. Отбратку собирают от меньшего диаметра к большему.

Есть еще несколько особенностей монтажа гравитационных систем. Первая – трубы желательно делать под уклоном в 1-5% в зависимости от протяженности трубопровода. В принципе при достаточном перепаде температур и высоты, можно сделать и горизонтальную разводку, главное чтобы не было участков с отрицательным уклоном (наклоненных в обратную сторону), которые из-за образования в них воздушных пробок перекроют движение потока воды.

Самотечная система однотрубная с вертикальной разводкой на два крыла (контура)

Вторая особенность – в самой высокой точке системы нужно установить расширительный бак и/или воздухоотводчик. Расширительный бак может быть открытого типа (система тоже будет открытой) или мембранного (закрытая). При установке открытого отводить воздух нет необходимости он собирается в наивысшей точке – в бачке и выходит в атмосферу. При установке бака мембранного типа требуется также установка автоматического воздухоотводчика. При горизонтальной разводке не помешают краны «маевского» на каждом из радиаторов – с их помощью легче убрать все воздушные пробки в ветке.

Котел для гравитационных систем

Так как в основном такие схемы нужны для устройства независимого от электричества отопления, то и котлы должны работать без использования электричества. Это могут быть любые неавтоматизированные агрегаты, кроме пеллетных и электрических.

Чаще всего в системах с естественной циркуляцией работают твердотопливные котлы. Всем они хороши, но во многих моделях прогорает топливо быстро. А если за окном сильные морозы, а дом не утеплен в достаточной мере, то чтобы ночью удержать приемлемую температуру приходится вставать и подкидывать топливо. Особенно такая ситуация часто встречается там, где топят дровами. Выход – купить котел длительного горения (энергонезависимый, конечно). Например, в литовских твердотопливных котлах Stropuva, при определенных условиях дрова горят до 30 часов, а уголь (антрацит) до нескольких суток. На котлы Сandle заявлены чуть хуже характеристики: минимальное время горения дров 7 часов, угля – 34 часа. Есть котлы без автоматики и насосов и у немецкой кампании Buderus, чешских Viadrus и у польско-украинских Wikchlach, а также у российских производителей: «Энергия», «Огонек».

Энергонезависимый котел длительного горения Stropuva

Есть газовые энергонезависимые котлы российского производства, например «Конорд». которые производят в Ростове-на-Дону. Их можно использовать в системах с естественной циркуляцией. На том же заводе выпускают энергонезависимые универсальные котлы «Дон», которые также подходят для работы без электричества. Работают в системах с естественной циркуляцией напольные газовые котлы итальянской фирмы Bertta – модель Novella Autonom и некоторые другие агрегаты евопейских и азиатских производителей.

Второй способ, который поможет увеличить время между топками, – повысить инерционность системы. Для этого устанавливают теплоаккумуляторы (ТА). Работают они хорошо именно с твердотопливными котлами, у которых нет возможности регулировать интенсивность горения: излишек тепла отводится на теплоаккумулятор, в котором энергия накапливается и расходуется по мере остывания теплоносителя в основной системе. Подключение такого устройства имеет свои особенности: его нужно располагать на подающем трубопроводе внизу. Причем для эффективного отбора тепла и нормальной работы — максимально близко к котлу. Впрочем, для гравитационных систем это решение далеко не самое лучшее. Они достаточно медленно выходят на нормальный режим циркуляции, но зато являются саморегулируемыми: чем холоднее в помещении, тем сильнее остывает теплоноситель, проходя по радиаторам. Чем больше разница в температурах, тем больше получается перепад плотности и быстрее движется теплоноситель. А установленный ТА делает отопление более инерционным, и времени, и топлива на разгон требуется намного больше. Правда, и отдается тепло дольше. В общем, решать вам.

Для стабилизации температуры в системе устанавливают тепловой аккумулятор

Примерно те же проблемы у печного отопления с естественной циркуляцией. Тут роль аккумулятора тепла играет сам массив печи и также требуется много энергии (топлива) на разгон системы. Но в случае использования ТА обычно предусматривается возможность его исключения, а в случае с печью это нереально.

Теплоноситель для систем с естественной циркуляцией

Лучшим теплоносителем для таких систем является вода. Использование антифризов возможно, но при планировании нужно учесть этот момент и увеличить площадь радиаторов – или выбирать их большего размера, или увеличивать количество секций. Все дело в том, что эти составы имеют меньшую теплоотдачу, из-за чего хуже отнимают и передают тепло, что часто приводит к перегреву и котла и теплоносителя.

Для систем отопления используют специальные антифризы

Повышение температуры незамерзающей жидкости выше рабочей — очень неприятное явление, так как начинается обильное образование осадков и отложений. За два месяца эксплуатации антифриза с постоянным перегревом теплообменник котла забивается наглухо, система почти зарастает. Так что если планируете использовать незамерзающую жидкость, позаботьтесь о том, чтобы она могла отдавать тепло и не перегревалась.

Нужно учесть, что в системах отопления можно использовать только специализированные составы. Общего назначения или автомобильные абсолютно непригодны, особенно для схем открытого типа, которые контактируют с атмосферой. Планируя использовать антифризы, при выборе материалов обращайте внимание на их совместимость с незамерзающими жидкостями. Далеко не все котлы и трубы «дружат» с ними. О возможности использования незамерзающих жидкостей сообщается обычно в паспортных данных, если такой записи нет, нужно уточнить у продавца, а лучше – у производителя.

Заключение

Система с естественной циркуляцией не самый лучший по эффективности метод отопления, но иногда – единственно возможный – в тех местностях, где нет электроснабжения. В тех же регионах, где электроэнергия есть, на случай перебоев, схему можно создавать как самотечную, но встраивать при этом насос для штатной работы. Правда и такое решение не самое лучшее: увеличивается объем системы, она становится более инерционной и требует больших затрат на нагрев теплоносителя. Если перебои – исключение из правил, можно обезопасить себя установив резервное электропитание (блок бесперебойного питания и /или генератор). Если же перебои случаются часто – тогда ваш выход – системы с естественной циркуляцией.

Принципы работы системы отопления с естественной циркуляцией

Система отопления с естественной циркуляцией на сегодняшний день считается самой простой и популярной среди владельцев квартир и одноэтажных частных домов. Очевидным преимуществом является длительный срок службы: при правильной эксплуатации долговечность достигает 40 лет без необходимости ремонта. Кроме того, есть возможность установить ее своими руками, прибегнув к уже существующим схемам.

Какое топливо удобнее?

В случае если в качестве топлива используется газ, то отопление с естественной циркуляцией основано на принципе отбора воздуха из помещения в открытую горелку и отвода продукта сгорания в вентиляционные ходы. В данном случае для котла понадобится помещение от 4м2 с хорошей вентиляцией (окнами и дверью).

Поэтому такая схема не слишком удобна. Намного чаще применяется закрытая или открытая система водяного отопления с естественной циркуляцией, которую можно провести своими руками.

В многоэтажных домах часто используется однотрубная система. В основном используется схема с замыкающими участками, когда из стояка часть воды идет вверх, часть – вниз, благодаря замыкающему участку, что обеспечивает баланс температур между нижними и верхними этажами. Система работает благодаря разнице в диаметре труб подключения и трубы замыкающего участка (на размер меньше). Двухтрубная система в сравнении с однотрубной – менее компактна и удобна в монтаже.

Недостатки

Во-первых, сокращенный радиус: он составляет не больше 30 м относительно горизонтали. Недостаток вызван такими факторами, как низкое давление циркуляционного типа и медленный старт. Последний обусловлен высокой тепловой ёмкостью жидкости и приведенными силами давления. Второй недостаток — вероятность замерзания воды в расширительном бачке.
Системы отопления с естественной циркуляцией не подходят для площадей более 100 м2: не все пространство будет прогреваться должным образом. Поэтому чаще всего она используется для небольшого одноэтажного дома, дачи.

Схема действия

В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.

Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.

Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды.

Защитные механизмы

Уклон труб позволяет отводить из системы воздух в сторону расширительного бачка: попадает в атмосферу, не задерживаясь в трубах и не мешая движению воды.

Важна работа защитных механизмов. Так, обратный гравитационный клапан позволяет избежать циркуляции потока воды в неправильном направлении, что очень необходимо двухтрубным и однотрубным системам с верхней разводкой при нескольких контурах.

Использование бака

Расширительный бак выполняет ряд важных функций. Во-первых, создаёт постоянное давление, необходимое для нормальной работы всей системы. Во-вторых, принимает на себя объём воды, увеличивающийся после нагрева. В-третьих, возвращает охлаждённую жидкость в трубопровод.

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Из законов физики

Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.

Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.

Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.

Показатели напора

Для создания циркуляционного напора центры радиаторов ставятся выше центральной части котла. Именно эта высота считается основным фактором напора циркуляции. Уклон труб и «обратки» тоже влияют на данный процесс: благодаря им вода лучше преодолевает сопротивления местного типа.

Увеличение температур

Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.

Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.

Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.

Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.

Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.

Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.

Куда ставить котёл?

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

Выбор труб

Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:

  • диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
  • диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
  • диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.

В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2 нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.

Как выглядит схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома

Качественное отопление зданий жилого назначения в осенне-зимний период является главным фактором создания комфортных условий проживания. Состоит система теплоснабжения из источника тепла, труб и обогревательных агрегатов. В домах с индивидуальным отоплением и частном секторе более активно применяется отопительная система с естественной циркуляцией. Рассмотрим, какие бывают схемы теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя более подробно.

Часто можно встретить такие понятия, как схема самотечная и схема гравитационная система отопления – все это является синонимом схемы системы с естественной циркуляцией. Данные термины обозначают единый принцип построения системы – отсутствие насоса. Системы теплоснабжения с естественной циркуляцией иметь могут верхний розлив и нижний. Но схема отопления верхний розлив используется чаще.

В чем плюсы и минусы использования самотечной системы теплоснабжения?

Прежде чем рассмотреть схемы отопления в одноэтажных и двухэтажных домах с естественной циркуляцией, надо отметить, что самотечная система теплоснабжения может иметь плюсы и минусы.

Основными положительными сторонами таких систем отопления можно назвать:

  1. Экономичность. Для функционирования системы не требуются электронасосы.
  2. Независимость от электричества. Теплоснабжение осуществляется за счет наличия топлива в котле. Поэтому отключение электроэнергии не сказывается на работе отопительных приборов.
  3. Отсутствует вибрация и различные шумы, которые характерны при функционировании электрооборудования.
  4. Саморегуляция. Такая схема естественной циркуляции отопления обеспечивает подачу одинакового количества тепла на все радиаторы.
  5. Простота монтажа. Установку системы можно произвести и самостоятельно, даже не имея специальных навыков и знаний.
  6. Инерционность. Если котел отключить, тепло еще будет долго сохраняться в батареях и обогревать помещение.

Правда, и нагревается система, после возобновления работы котла, также будет очень долго. Что можно отнести к недостаткам. Объем воды в подобных системах раза в три больше, нежели в моделях с электронасосом. Трубы должны быть сделаны только из металла. Полимерные магистрали не выдержат высоких температур. Среди прочих минусов можно назвать и то, что системы с естественной циркуляцией отопления подходят лишь для малоэтажных сооружений.

Схемы отопления деревянных жилых сооружений

Надо отметить, что схема отопления в деревянном доме является непростой. Конечно, можно использовать электрические, воздушные и печные варианты. Но большинство пользователей останавливают выбор на водяных системах отопления.

Дом из дерева отличается большой теплоемкостью, поэтому для его прогрева понадобиться больше тепловой энергии.

Помимо этого схема отопления частного дома предполагает, что надо постоянно поддерживать комнатную температуру воды. Необходимо это для того, чтобы помещение не отсырело. При подобном устройстве отопления система состоит из теплонагревательного котла, магистрали и отопительных агрегатов. Конструкцию необходимо оснастить шаровыми кранами и терморегуляторами. Конечно, для отопления деревянного дома можно использовать и искусственную систему теплоснабжения, но схема отопления без насоса все же встречается чаще. Более детально о системе отопления с насосной циркуляцией мы уже писали здесь .

Схема отопления двухэтажной жилой постройки

Реализуется система отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома в двухтрубных и однотрубных системах. Принцип у них один – от котла вверх на максимальную высоту поднимается труба, а потом идет распределение теплоносителя по конструкциям отопления. Различие заключается в следующем: в двухтрубной системе отопления вода, которая уже остыла, собирается в другую трубу, которая заводится на вход обратки теплового котла. Что касается однотрубной системы, на вход обратки котла идет трубопровод от выхода последней батареи. Двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией – наиболее подходящий вариант для домов с двумя этажами.

От однотрубной двухтрубная система отличается лишь порядком подключения отопительных элементов. Перед каждой батареей рекомендуется ставить регулировочный бак. Для обеспечения нормальной циркуляции воды в двухэтажном доме всегда хватает расстояния между центром теплового котла и верхней точкой подающего трубопровода. Поэтому аккумулирующая емкость для обогрева может быть оборудована не на чердаке помещения, а на втором этаже.

Схема отопления одноэтажной жилой постройки

Однотрубная схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома является наиболее подходящей для таких сооружений. Состоит такая система из одной трубы и включает котел для нагрева, трубопроводную разводку, проводку и расширительный бак. Схема подобной системы отличается простотой. Поэтому ее установку можно провести и своими руками. По периметру жилого помещения пускается труба. Выбирать надо трубы большого диаметра – не меньше ДУ32.

Монтируется труба внутри жилого помещения. Со стороны подачи разводка должна быть выше, нежели там, где обратка возвращается к отопительному котлу. В закольцовку врезаются радиаторы либо конвекторы. Для этого применяются трубы с диаметром поменьше. Желательно на подводках установить дроссели и вентили. Также нелишним будет ивоздушник. Подобная схема позволяет обогревать помещение без использования вспомогательной арматуры.

В частном секторы широко применяют горизонтальную систему отопления, которая классифицируется на тупиковые и попутные системы движения воды. При тупиковой системе каждая из батарей располагается дальше от котла. Подобная система может быть легко разбалансирована. Поэтому настраивают ее очень долго. Надо отметить, что попутная система отопления схема которой предполагает больший расход труб по сравнению с тупиковой, используется преимущественно в простых системах теплоснабжения.

Выбирая попутную систему, надо учесть, что циркуляционные кольца должны быть одинаковыми.

Все радиаторы в системе работают как один. Сегодня очень часто используют гибкие шланги для отопления дома. Они служат для подсоединения обогревателей к системе теплоснабжения.

Причины отсутствия циркуляции воды

Часто пользователи одно- или двухэтажных домов сталкиваются с такой ситуацией, когда обогреватели начинают работать менее эффективно. Если нет циркуляции в системе отопления, на то могут быть свои причины.

Отсутствие циркуляции в системе теплоснабжения может быть вызвано:

  • Загрязнением системы. Батареи необходимо периодически промывать, иначе конструкция может забиться по всему диаметру. Если такое произошло, придется менять трубы.
  • Диаметр труб слишком маленький. А чем диаметр труб меньше, тем гидравлическое сопротивление больше. Это тоже может быть причиной того, что нет циркуляции в радиаторе отопления либо она есть, но очень слабая.
  • Завоздушиванием обогревателя. Для решения такой проблемы устанавливают краны Маевского.

Очень часто в системах теплоснабжения с естественной циркуляцией устанавливают насосы мокрого типа мощностью до 40-60 Вт. Более подробно о работе тепловых насосов для отопления можно прочитать здесь. Это один из вариантов, как улучшить циркуляцию воды в системе отопления дома. Помимо этого насосы могут помочь сэкономить до 25% затрат.

Рекомендуем к прочтению

Водяной теплый пол — нюансы монтажа и способ организации системы отопления Популярное газовое отопление: процесс организации и виды подключений Характерные свойства для системы водяного отопления и его вариации Разнообразные современные системы отопления — их устройство и управление

© 2016–2017 — Ведущий портал по отоплению.
Все права защищены и охраняются законом

Копирование материалов сайта запрещено.
Любое нарушение авторских прав влечет за собой юридическую ответственность. Контакты

Источники: http://teplowood.ru/sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej.html, http://x-teplo.ru/otoplenie/sistemy/sistema-otopleniya-s-estestvennoj-cirkulyaciej.html, http://spetsotoplenie.ru/sistemy-otopleniya/varianty-ustrojstva-sistem-otopleniya/kak-vyglyadit-shema-otopleniya-s-estestvennoj-tsirkulyatsiej-odnoetazhnogo-doma.html

Закрытая система отопления частного дома, схема с естественной циркуляцией

Типовая схема

Если рассматривать более подробно контур с естественной циркуляцией теплоносителя, он будет содержать следующий набор элементов:

  1. Расширительный бачок, который располагают в самой верхней точке
  2. Отопительные радиаторы
  3. Трубопровод (двойной, одинарный)
  4. Котельное оборудование, нагревающее теплоноситель

Сила и скорость, с которыми теплоноситель будет циркулировать по отопительной системе, зависят от веса, объема и плотности горячей жидкости. Немаловажную роль оказывают внутренние поверхности труб, от которых зависит коэффициент сопротивления, и высота расположения отопительных батарей относительно котла.

Особые требования предъявляются к горизонтальным трубопроводам. Они должны иметь обязательный уклон около 5 мм на метр по направлению движения. Только в этом случае остывшая жидкость будет стремиться обратно к котлу.

Необходимо постараться, чтобы на пути теплоносителя было меньше элементов, способных увеличить сопротивление. Многочисленную запорную арматуру, разветвления и изломы приходится компенсировать большим диаметром трубы.

Возможно вас так же заинтересует оригинальный способ отопления производственных помещений

3 Правила выбора комплектующих

В связи с тем, что в коллекторе (стояке) проходит самая высокая температура теплоносителя, саму трубу нужно устанавливать металлическую. Кроме этого, если используется печка, а не котёл как источник тепла, то внутри возможно прохождение пара, что может пагубно сказаться на работе системы.

Стоит учитывать и то, что при отоплении гравитационного типа диаметр труб водяного контура должен быть немного больше, чем в схеме с насосом. Как показывает практика, для отопления дома в 160 квадратных метров достаточно двухдюймовых труб на выходе (стояк) и на входе в теплообменник. Это нужно, поскольку при естественной схеме скорость воды меньше, что может привести к следующим проблемам:

  • при низком давлении вода не сможет пробить засоры и воздушные пробки;
  • в несколько раз меньший объём тепла получает помещение от котла за период прохождения воды от начальной до конечной точки.

Если схема предусматривает подачу воды снизу радиаторных батарей, то важной задачей остаётся обустройство вывода воздуха из системы. Он не может полностью удаляться через расширительный бак, поскольку вода поступает по магистрали, которая находится по уровню ниже, чем сами потребительские приборы (радиаторы)

Если используется принудительная схема, то давления достаточно, чтобы кислород выходил через воздухосборники, установленные в верхней точке прибора. С помощью кранов Маевского можно регулировать теплоотдачу. Такие краны в гравитационной схеме как раз используются для отвода воздуха из системы, в которой подача воды осуществляется по трубе, расположенной ниже батарей.

Схемы отопительных систем

Схема системы отопления зависит от нескольких критериев:

  • метода соединения батарей с подающими стояками. Бывают однотрубная и двухтрубная системы;
  • места прокладки линии, которая подаёт горячую воду. Выбирать необходимо между верхней и нижней разводкой;
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.

самотечная система отопления

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

закрытая система

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.

Рекомендуем к прочтению:

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.

двухтрубная схема системы отопления

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

монтаж контура без насоса

Рекомендуем к прочтению:

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

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.

Схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома

Качественное отопление зданий жилого назначения в осенне-зимний период является главным фактором создания комфортных условий проживания. Состоит система теплоснабжения из источника тепла, труб и обогревательных агрегатов. В домах с индивидуальным отоплением и частном секторе более активно применяется отопительная система с естественной циркуляцией. Рассмотрим, какие бывают схемы теплоснабжения с естественной циркуляцией теплоносителя более подробно.

Часто можно встретить такие понятия, как схема самотечная и схема гравитационная система отопления – все это является синонимом схемы системы с естественной циркуляцией. Данные термины обозначают единый принцип построения системы – отсутствие насоса. Системы теплоснабжения с естественной циркуляцией иметь могут верхний розлив и нижний. Но схема отопления верхний розлив используется чаще.

В чем плюсы и минусы использования самотечной системы теплоснабжения?

Прежде чем рассмотреть схемы отопления в одноэтажных и двухэтажных домах с естественной циркуляцией, надо отметить, что самотечная система теплоснабжения может иметь плюсы и минусы.

Основными положительными сторонами таких систем отопления можно назвать:

  1. Экономичность. Для функционирования системы не требуются электронасосы.
  2. Независимость от электричества. Теплоснабжение осуществляется за счет наличия топлива в котле. Поэтому отключение электроэнергии не сказывается на работе отопительных приборов.
  3. Отсутствует вибрация и различные шумы, которые характерны при функционировании электрооборудования.
  4. Саморегуляция. Такая схема естественной циркуляции отопления обеспечивает подачу одинакового количества тепла на все радиаторы.
  5. Простота монтажа. Установку системы можно произвести и самостоятельно, даже не имея специальных навыков и знаний.
  6. Инерционность. Если котел отключить, тепло еще будет долго сохраняться в батареях и обогревать помещение.

Правда, и нагревается система, после возобновления работы котла, также будет очень долго. Что можно отнести к недостаткам. Объем воды в подобных системах раза в три больше, нежели в моделях с электронасосом. Трубы должны быть сделаны только из металла. Полимерные магистрали не выдержат высоких температур. Среди прочих минусов можно назвать и то, что системы с естественной циркуляцией отопления подходят лишь для малоэтажных сооружений.

Схемы отопления деревянных жилых сооружений

Надо отметить, что схема отопления в деревянном доме является непростой. Конечно, можно использовать электрические, воздушные и печные варианты. Но большинство пользователей останавливают выбор на водяных системах отопления.

Дом из дерева отличается большой теплоемкостью, поэтому для его прогрева понадобиться больше тепловой энергии.

Помимо этого схема отопления частного дома предполагает, что надо постоянно поддерживать комнатную температуру воды. Необходимо это для того, чтобы помещение не отсырело. При подобном устройстве отопления система состоит из теплонагревательного котла, магистрали и отопительных агрегатов. Конструкцию необходимо оснастить шаровыми кранами и терморегуляторами. Конечно, для отопления деревянного дома можно использовать и искусственную систему теплоснабжения, но схема отопления без насоса все же встречается чаще. Более детально о системе отопления с насосной циркуляцией мы уже писали здесь.

Схема отопления двухэтажной жилой постройки

Реализуется система отопления с естественной циркуляцией двухэтажного дома в двухтрубных и однотрубных системах. Принцип у них один – от котла вверх на максимальную высоту поднимается труба, а потом идет распределение теплоносителя по конструкциям отопления. Различие заключается в следующем: в двухтрубной системе отопления вода, которая уже остыла, собирается в другую трубу, которая заводится на вход обратки теплового котла. Что касается однотрубной системы, на вход обратки котла идет трубопровод от выхода последней батареи. Двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией – наиболее подходящий вариант для домов с двумя этажами.

От однотрубной двухтрубная система отличается лишь порядком подключения отопительных элементов. Перед каждой батареей рекомендуется ставить регулировочный бак. Для обеспечения нормальной циркуляции воды в двухэтажном доме всегда хватает расстояния между центром теплового котла и верхней точкой подающего трубопровода. Поэтому аккумулирующая емкость для обогрева может быть оборудована не на чердаке помещения, а на втором этаже.

Схема отопления одноэтажной жилой постройки

Однотрубная схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома является наиболее подходящей для таких сооружений. Состоит такая система из одной трубы и включает котел для нагрева, трубопроводную разводку, проводку и расширительный бак. Схема подобной системы отличается простотой. Поэтому ее установку можно провести и своими руками. По периметру жилого помещения пускается труба. Выбирать надо трубы большого диаметра – не меньше ДУ32.

Монтируется труба внутри жилого помещения. Со стороны подачи разводка должна быть выше, нежели там, где обратка возвращается к отопительному котлу. В закольцовку врезаются радиаторы либо конвекторы. Для этого применяются трубы с диаметром поменьше. Желательно на подводках установить дроссели и вентили. Также нелишним будет ивоздушник. Подобная схема позволяет обогревать помещение без использования вспомогательной арматуры.

В частном секторы широко применяют горизонтальную систему отопления, которая классифицируется на тупиковые и попутные системы движения воды. При тупиковой системе каждая из батарей располагается дальше от котла. Подобная система может быть легко разбалансирована. Поэтому настраивают ее очень долго. Надо отметить, что попутная система отопления схема которой предполагает больший расход труб по сравнению с тупиковой, используется преимущественно в простых системах теплоснабжения.

Выбирая попутную систему, надо учесть, что циркуляционные кольца должны быть одинаковыми.

Все радиаторы в системе работают как один. Сегодня очень часто используют гибкие шланги для отопления дома. Они служат для подсоединения обогревателей к системе теплоснабжения.

Причины отсутствия циркуляции воды

Часто пользователи одно- или двухэтажных домов сталкиваются с такой ситуацией, когда обогреватели начинают работать менее эффективно. Если нет циркуляции в системе отопления, на то могут быть свои причины.

Отсутствие циркуляции в системе теплоснабжения может быть вызвано:

  • Загрязнением системы. Батареи необходимо периодически промывать, иначе конструкция может забиться по всему диаметру. Если такое произошло, придется менять трубы.
  • Диаметр труб слишком маленький. А чем диаметр труб меньше, тем гидравлическое сопротивление больше. Это тоже может быть причиной того, что нет циркуляции в радиаторе отопления либо она есть, но очень слабая.
  • Завоздушиванием обогревателя. Для решения такой проблемы устанавливают краны Маевского.

Очень часто в системах теплоснабжения с естественной циркуляцией устанавливают насосы мокрого типа мощностью до 40-60 Вт. Более подробно о работе тепловых насосов для отопления можно прочитать здесь. Это один из вариантов, как улучшить циркуляцию воды в системе отопления дома. Помимо этого насосы могут помочь сэкономить до 25% затрат.

схема для частного дома, закрытая и открытая, однотрубная и двухтрубная система, уклон, расчет

Содержание:

Для владельцев частных домов можно назвать актуальным вопрос, касающийся устройства системы отопления с естественной циркуляцией. Кроме того их интересует, в каких системах можно не использовать циркуляционный насос, а когда это устройство является необходимым. Для начала важно разобраться, что представляют собой системы подобного типа.

схема отопления частного дома с естественной циркуляцией

Основные характеристики и принцип работы

Хотя и схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией достаточно эффективна, но у нее есть и минусы. В отличие от систем с принудительным движением воды, в которых основную работу выполняет дополнительное оборудование, схема отопления частного дома с естественной циркуляцией более простая и доступная. В ее основе лежит способность воды расширяться при нагревании.

Функционирует такая отопительная система по следующему принципу:

  • В котле нагревается определенное количество воды. Согласно законам физики более теплая вода поднимается вверх и самотеком движется по системе, отдавая тепло батареям и радиаторам.
  • В процессе подъема к верхнему уровню системы теплоноситель остывает и в таком состоянии вновь поступает в котел. Система отопления частного дома с естественной циркуляцией не исключает врезку специального устройства, которое способствует быстрому перемещению воды и более равномерному прогреву всех батарей и радиаторов. При аварийном отключении электричества система может работать в естественном режиме.

Особенности устройства системы отопления в частном доме

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

  • Отсутствуют подвижные элементы, в том числе и устройства для принудительной циркуляции рабочей среды, и контур замкнутого типа, в котором соли, минералы и различные взвеси присутствуют в определенном количестве. Эти факторы способствуют продлению срока службы системы. А использование труб из оцинкованной стали или современных полимерных материалов и биметаллических приборов отопления способствует увеличению эксплуатационного периода до 50 лет.
  • Радиус открытой системы отопления с естественной циркуляцией должен составлять 30 метров. Это объясняется довольно небольшим перепадом давления, характерного для подобных систем. Кроме того со стороны труб и радиаторов отопления теплоноситель также испытывает определенное сопротивление. Однако это не является запретом для использования большего радиуса системы, указанные значения являются условными.
  • Система с естественной циркуляцией теплоносителя характеризуется большой инерционностью. От запуска или растопки котла до достижения комфортной температуры в помещении проходит несколько часов. Это происходит из-за некоторых особенностей системы: вначале прогревается теплообменник, а затем вода, которая начинает довольно медленно циркулировать по системе.
  • Горизонтально расположенные участки трубопровода должны располагаться с определенным уклоном. Только в этом случае обеспечивается минимальное сопротивление свободно перемещающейся остывающей воде. Для отвода воздушных пробок в системе монтируют расширительный бачок, который может быть полностью герметичным, как в схеме закрытой системы отопления с естественной циркуляцией, или открытым.

Отопление с естественной циркуляцией можно назвать саморегулирующей системой, с понижением температуры воздуха теплоноситель циркулирует быстрее.

система отопления частного дома с естественной циркуляцией

На циркуляционный напор оказывают влияние следующие факторы:

  • Расстояние по высоте между котлом и нижним радиатором. Здесь работает принцип сообщающихся сосудов: вода быстрее переливается в котел, расположенный ниже по отношению к самому нижнему прибору отопления. Этот параметр остается неизменным на протяжении всего времени работы системы.
  • Разная плотность воды на выходе из котла и в обратной трубе, определяющаяся температурой воды. Благодаря этому фактору происходит саморегулирование: с понижение температуры воздуха в помещении остывают и радиаторы. Это приводит к увеличению плотности теплоносителя и более быстрому вытеснению нагретой воды.

Факторы, определяющие скорость циркуляции

Скорость движения теплоносителя по системе отопления зависит не только от напора, на это оказывают влияние следующие факторы:

  • Диаметральное сечение труб системы отопления. По тонкой трубе теплоноситель движется с большим сопротивлением, поэтому следует собирать систему из труб с завышенным диаметром.
  • Материал, из которого изготовлены трубы системы отопления. Гладкая внутренняя поверхность полипропиленовых труб оказывает меньшее сопротивление движению теплоносителя, чем внутренние стенки стальной трубы, особенно имеющие признаки коррозии или известковые отложения.
  • Количество поворотов и их радиус. Схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя должна характеризоваться меньшим количеством поворотов.
  • Наличие и количество запорной арматуры. Различные краны, шайбы и переходники служат препятствием на пути свободно двигающейся воды.

Производя расчет системы отопления с естественной циркуляцией, важно учитывать большое количество переменных. Это приводит к тому, что получить точные результаты практически невозможно.

Правила расчета мощности котла

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

  • По площади отапливаемого помещения. Санитарные Нормы и Правила рекомендуют использовать 1 кВт мощности котла для обогрева площади в 10 м2. В этом случае следует применять коэффициент, который в южных регионах равен 0,7-0,9, в северных районах – 1,5-2, а в средней части – 1,2-1,3. Применение этого способа позволяет не принимать во внимание высоту потолков в помещении, потери тепла через дверные и оконные проемы, а также расположение комнаты относительно внешних стен.
  • По объему воздуха в помещении. Этот способ позволяет получить более точные результаты расчетов. Исходным значением является 40 Вт мощности на 1 м3 объема воздуха в комнате, также применяются приведенные выше коэффициенты. На каждый оконный проем добавляется по 100 Вт, на дверной проем – по 200 Вт. Если комната расположена у внешней стены, то следует применить коэффициент 1,1-1,3. В этом случае следует учитывать материал и толщину стен. Для схемы отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией применяют коэффициент 1,5.

Схемы, используемые для разводки труб

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

закрытая система отопления с естественной циркуляцией схема

Схема двухтрубной разводки с естественной циркуляцией

Схема отопления такого типа предполагает наличие следующих элементов в системе:

  • Отопительный котел, в котором происходит непосредственное нагревание теплоносителя.
  • Расширительный бак, который компенсирует изменения объема теплоносителя и служит своеобразным накопителем для вытесненного воздуха.
  • Приборы отопления, к которым относятся конвектора и радиаторы.

Монтаж двухтрубной системы отопления с естественной циркуляцией предполагает применение перечисленных выше условий:

  • Установка котла на более низком уровне относительно приборов отопления.
  • Соблюдение определенной степени уклона системы отопления с естественной циркуляцией для свободного течения теплоносителя. Чаще всего это значение составляет 5-7 градусов.
  • Основной трубопровод, к которому подключаются несколько радиаторов, монтируется из полимерной или металлопластиковой трубы диаметром не меньше 32 миллиметра. Для изготовления подводов к приборам отопления следует использовать трубы ДУ20. При этом следует знать, что ДУ  примерно равна внутреннему сечению трубы, а не внешнему. К примеру, полипропиленовая труба, внешний диаметр которой равен 32 мм, соответствует ДУ20.

однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

При правильном подборе диаметра труб система отопления с естественной циркуляцией двухтрубного типа не нуждается в балансировке. При этом использование дросселей на отводах к приборам отопления даст положительный эффект.

Однако стоит учесть, что двухтрубная система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией, установленная по всему периметру дома, требует достаточно больших финансовых вложений. Это объясняется высокой ценой на пропиленовые армированные трубы, а также долгим и трудоемким монтажом. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных строений применяют однотрубную разводку.

Особенности монтажа однотрубной системы

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

  • Использование трубных изделий определенного диаметра.
  • Соблюдение уклона трубы отопления при естественной циркуляции по всему периметру системы.
  • Врезка радиаторов параллельно основному трубопроводу, не разрывая его. В этом случае не стоит беспокоиться об отсутствии циркуляции в приборах отопления, многолетние исследования доказали эффективность работы системы, собранной по однотрубной схеме.
  • Расширительный бачок и каждый отопительный прибор должен оснащаться устройством для спуска воздуха. Особенно это касается систем закрытого типа, которые изолированы от атмосферного воздуха. Однако существует еще одна особенность таких систем: при неполном стравливании воздуха с одного из радиаторов расширительный бак можно исключить из системы.
  • Установка на отопительные приборы дросселей и терморегуляторов помогает равномерно распределить тепло между радиаторами, расположенными в непосредственной близости к котлу и самыми дальними приборами отопления.


Система отопления с естественной циркуляцией для частного дома: закрытая схема и однотрубная

Система отопления с естественной циркуляцией на сегодняшний день считается самой простой и популярной среди владельцев квартир и одноэтажных частных домов. Очевидным преимуществом является длительный срок службы: при правильной эксплуатации долговечность достигает 40 лет без необходимости ремонта. Кроме того, есть возможность установить ее своими руками, прибегнув к уже существующим схемам.

Какое топливо удобнее?

В случае если в качестве топлива используется газ, то отопление с естественной циркуляцией основано на принципе отбора воздуха из помещения в открытую горелку и отвода продукта сгорания в вентиляционные ходы. В данном случае для котла понадобится помещение от 4м2 с хорошей вентиляцией (окнами и дверью).

отопление в доме

Поэтому такая схема не слишком удобна. Намного чаще применяется закрытая или открытая система водяного отопления с естественной циркуляцией, которую можно провести своими руками.

В многоэтажных домах часто используется однотрубная система.  В основном используется схема с замыкающими участками, когда из стояка часть воды идет вверх, часть – вниз, благодаря замыкающему участку, что обеспечивает баланс температур между нижними и верхними этажами. Система работает благодаря разнице в диаметре труб подключения и трубы замыкающего участка (на размер меньше). Двухтрубная система в сравнении с однотрубной – менее компактна и удобна в монтаже.

Недостатки

Во-первых, сокращенный радиус: он составляет не больше 30 м относительно горизонтали. Недостаток вызван такими факторами, как низкое давление циркуляционного типа и медленный старт. Последний обусловлен высокой тепловой ёмкостью жидкости и приведенными силами давления. Второй недостаток — вероятность замерзания воды в расширительном бачке.
Системы отопления с естественной циркуляцией не подходят для площадей более 100 м2: не все пространство будет прогреваться должным образом. Поэтому чаще всего она используется для небольшого одноэтажного дома, дачи.

Схема действия

В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.

принцип функционирования естественной циркуляции

Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.

Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды.

Защитные механизмы

Уклон труб позволяет отводить из системы воздух в сторону расширительного бачка: попадает в атмосферу, не задерживаясь в трубах и не мешая движению воды.

Важна работа защитных механизмов. Так, обратный гравитационный клапан позволяет избежать циркуляции потока воды в неправильном направлении, что очень необходимо двухтрубным и однотрубным системам с верхней разводкой при нескольких контурах.

Использование бака

Расширительный бак выполняет ряд важных функций. Во-первых, создаёт постоянное давление, необходимое для нормальной работы всей системы. Во-вторых, принимает на себя объём воды, увеличивающийся после нагрева. В-третьих, возвращает охлаждённую жидкость в трубопровод.

Расширительный бак

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Из законов физики

Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.

Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.

Схема работы

Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.

Показатели напора

Для создания циркуляционного напора центры радиаторов ставятся выше центральной части котла. Именно эта высота считается основным фактором напора циркуляции. Уклон труб и «обратки» тоже влияют на данный процесс: благодаря им вода лучше преодолевает сопротивления местного типа.

Увеличение температур

Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.

Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.

Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.

Схема отопления

Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.

Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.

Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.

Куда ставить котёл?

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Котельная

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

Выбор труб

Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:

  • диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
  • диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
  • диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.

В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2  нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.

3 Способы отопления теплиц бесплатно

Теплицы могут быть интересной средой для роста. Это связано с тем, что стандартные тепличные материалы, такие как стекло и пластик («остекление»), очень хорошо пропускают свет и тепло, а также очень хорошо выделяют тепло. При большой площади глазурованной поверхности теплицы обычно перегреваются в течение дня, если не контролируются. А поскольку стекло и пластик не обеспечивают теплоизоляции, ночью они теряют все это тепло, заставляя их замерзать. Возьмем, к примеру, этот октябрьский день в Боулдере, штат Колорадо: цельностеклянная теплица колебалась от высокой отметки 110 F до минимальной 30 F за один день.Растения, как и люди, не любят это.

Основная проблема, связанная с выращиванием теплиц, заключается в стабилизации этих колебаний температуры. Традиционно, люди делают это, направляя энергию в теплицу через системы отопления или охлаждения. Но самый разумный и более устойчивый способ создания стабильной тепличной среды — использовать избыточную солнечную энергию, поступающую в течение дня, хранить ее и использовать ночью. Или, если вы работаете с существующей теплицей, добавить эффективный обогреватель, который использует дешевое и возобновляемое топливо.Все эти стратегии требуют понимания и изучения, и имеют некоторые первоначальные затраты, но окупаемость с точки зрения дополнительного роста и долгосрочной экономии вполне оправдывает себя.

Кроме того, помните, что нет более дешевой энергии, чем та, которую вам не нужно использовать, поэтому при проектировании новой теплицы постройте ее так, чтобы она не требовала большого количества нагрева и охлаждения. Это означает использование герметичной изолированной конструкции, использование надлежащих кровельных материалов и ориентацию теплицы с остеклением, обращенным на юг — откуда исходит весь наш свет в северном полушарии.Если вы выращиваете в существующей теплице, вы можете, среди прочего, изолировать теплицу и утечки воздуха в полосе. Снижение ваших энергетических потребностей до минимума — это всегда первый шаг, а затем используйте приведенные ниже стратегии.

1) Хранить солнечную энергию в тепловой массе

Самый простой и наиболее распространенный способ выровнять температуру в теплице — использовать тепловую массу, также называемую теплоотводом. Тепловая масса — это любой материал, который накапливает тепловую энергию. Большинство материалов делают это до некоторой степени, но некоторые делают это намного лучше, чем другие.Вода, например, удерживает примерно в 2 раза больше тепла, чем бетон, и примерно в 4 раза больше, чем почва.


Включение массы делает две вещи. Во-первых, он поглощает избыточную энергию в течение дня, создавая охлаждающий эффект. Когда температура ночью падает, она начинает выделять эту энергию, тем самым «нагревая» теплицу. Примечание: хотя я говорю «охлаждение и нагрев», тепловая масса на самом деле не обеспечивает энергию, она просто хранит ее и высвобождает позже, как батарею.Размер батареи (или сколько энергии вы можете хранить) зависит от теплоемкости материала и от того, сколько у вас массы. Ниже приведена таблица сравнения нескольких различных источников тепловой массы и их теплоемкости.

How-to

Наиболее распространенный способ использования тепловой массы — это бочки с водой, поскольку она обладает такой высокой теплоемкостью. Укладывая несколько бочек емкостью 55 галлонов воды в теплице, производитель может использовать много тепловой массы. Бочки следует укладывать в местах, где они находятся под прямыми солнечными лучами, часто на северной стене.Поскольку растения будут теплее вокруг бочек с водой, поместите более нежные растения — например, посевные лотки или зерновые культуры в теплую погоду — на бочки или рядом с ними. Выращивание с системой аквапоники — симбиотическим выращиванием рыбы и растений — имеет приятное преимущество: аквариумы удваиваются в виде тепловой массы. Другие варианты включают строительство бетона или камня в теплице — например, использование бетонной северной стены или плиточного пола. Даже почва в приподнятых слоях добавит тепловую массу.

Хотя тепловая масса проста в установке, она может медленно реагировать.Распространение тепла по всей теплице занимает больше времени, что ограничивает его эффективность. Но, учитывая низкие первоначальные затраты, добавление тепловой массы в теплицу является популярным методом продления вегетационного периода. Это может не дать вам круглогодичный рост всех вещей, но, безусловно, может вывести вашу теплицу на новый уровень.

2) Включите теплообменник

Чтобы выйти за пределы стандартной тепловой массы, вы можете использовать теплообменник для циркуляции воздуха от до источника массы.Эта идея проходит под многими именами. Его часто называют климатической батареей или подземной системой отопления и охлаждения (SHCS) — имя, которое популяризировал Джон Круикшанк из sunnyjohn.com. Компания Ceres Greenhouse Solutions, базирующаяся в Боулдере, штат Колорадо, также имеет разновидность системы, называемой системой теплообмена с земли в воздух (GAHT).

Существует много конфигураций, но механизм передачи и хранения энергии всегда одинаков. Когда теплица нагревается в течение дня, вентилятор откачивает теплый влажный воздух изнутри теплицы через сеть труб, укрытых до 4 футов под землей (большинство систем состоит из пары слоев труб, закопанных под 4 и 2 футами ниже). поверхность).Падение температуры вызывает конденсацию водяного пара, и в этом процессе (называемом фазовым переходом) энергия высвобождается. Эта энергия накапливается в почве, заставляя почву нагреваться. Таким образом, процесс создает большую массу теплой почвы под теплицей круглый год. Ночью, когда температура в теплице падает, вентилятор снова включается и извлекает тепло из почвы. Это относительно простая, проверенная временем система; теплообменники земля-воздух использовались в домах на протяжении десятилетий.



Теплообменник типа «земля-воздух» работает очень хорошо по двум причинам: во-первых, количество доступной массы (размер батареи, как мы упоминали ранее) огромно. Например, под теплицей 12 x 16 футов 768 кубических футов почвы, при условии глубины 4 фута. Если бы вы облицовали всю северную стену той же теплицы двумя рядами бочек с водой емкостью 55 галлонов (16 баррелей), их масса составила бы 118 кубических футов. Это означает, что при использовании объемных теплоемкостей, приведенных в таблице выше, подземный теплообменник имеет примерно вдвое большую производительность, чем бочки с водой.Кроме того, потому что теплообменник земля-воздух соединяется с глубокой землей и, таким образом, теоретически имеет бесконечную мощность. Чтобы лучше понять это, см. Рисунок CERES Greenhouses здесь.

Во-вторых, поскольку воздух активно проталкивается через «батарею», это увеличивает скорость теплообмена. Горячий / более холодный воздух распределяется по теплице более равномерно, предотвращая образование холодных карманов. Кроме того, использование вентиляторов позволяет использовать массу, когда вы хотите: термостат включает и выключает вентилятор при определенных заданных температурах.То есть вентилятор начнет откачивать теплый воздух в почву, когда теплица достигнет заданной температуры (скажем, 80 F), и вытянуть его обратно, когда температура опустится ниже 50 F. Таким образом, подземный теплообменник дает вам некоторый контроль над термическая масса; это все равно что брать тепловую массу и делать ее умнее.

Вариации

Материал батареи может варьироваться. Некоторые люди засыпают участок под теплицей гравием или камнями вместо почвы. Если у вас уже есть теплица, или вы не можете проводить раскопки на своем участке для выполнения земляных работ, вы можете создать альтернативную батарею над землей.Вы можете построить изолированную массу почвы или другого материала, такого как ящик с речными камнями перед теплицей. Система работает так же, отличается только расположение тепловой массы.

3) Используйте эффективный возобновляемый нагреватель

Вышеуказанные системы показывают, как использовать солнце и накапливать солнечную энергию, что является хорошим первым шагом к естественному отоплению. Если требуется дополнительное отопление, рассмотрите высокоэффективную систему отопления, работающую на дешевом и возобновляемом топливе.

Одна из распространенных систем, используемых в теплицах, — это ракетный нагреватель, очень эффективный вариант дровяной печи. Вместо того, чтобы просто выпускать горячий воздух прямо из дымохода, как это делает обычная дровяная печь, нагреватель ракетной массы сначала циркулирует горячий воздух через массу глыбы, кирпича или камня до того, как он истощится. Воздух нагревает массу, которая удерживает тепло и медленно излучает его обратно в теплицу в течение длительного периода времени, даже после того, как печь полностью сгорела.Ракетный нагреватель также использует двойную камеру сгорания, что делает его намного более эффективным, чем стандартная дровяная печь — пара часов горения с небольшим количеством древесины может обогреть теплицу за ночь. Большинство ракетных нагревателей представляют собой системы DIY; вам придется исследовать и спроектировать систему, которая подходит для вашей теплицы, используя множество планов и объяснений в Интернете.



Еще одна распространенная тепличная система — это подогреватель компоста, который использует магию аэробных бактерий для разрушения органического материала и выделения ненужного тепла.Как и подземный теплообменник, компостный нагреватель также опирается на теплообменник: вода циркулирует по трубам, проходящим через большую кучу компоста. Из-за аэробного разложения компостная куча может поддерживать температуру 100-160 F. Нагретая вода затем циркулирует через теплицу, где она отдает тепло. Из всех систем эта, вероятно, требует больше всего усилий, чтобы получить право и продолжать работать. Сначала вы должны собрать свою компостную кучу из подходящего материала и консистенции, чтобы она нагрелась до высокой температуры, и продолжайте добавлять к ней или восстанавливать ее, когда она разлагается.Тем не менее, большая, правильно построенная свая (см. Рисунок ниже) может поддерживать теплицу площадью 1000-2000 кв. Футов в течение зимы. По этим причинам компостные нагреватели ворса часто лучше всего подходят для больших теплиц.

Резюме

Какой путь? Несколько факторов играют в:

Каковы ваши цели (сколько места вы пытаетесь обогреть и в какой степени)? Каждая система имеет разную мощность для отопления. Какой контроль вы хотите иметь? (Некоторые системы активны, а некоторые пассивны.(т. е. вы можете запустить ракетный нагреватель, но мало что можно сделать, чтобы поменять бочки с водой).

С какими ограничениями вы уже работаете? (то есть, трудные / каменистые почвы исключат подземный теплообменник.) Подумайте, сколько места в теплице у вас есть для таких вещей, как водяные бочки. И самое главное, подумайте о времени и трудозатратах, связанных с установкой каждой системы, а также о текущем времени / трудозатратах, которые могут потребоваться для запуска каждой системы (т. Е. Подземный теплообменник может быть автоматизирован, тогда как нагреватель с ракетной массой не может быть).Опять же, в то время как вам нужно сделать домашнее задание заранее, теплая теплица, в которой зимой выливаются свежие продукты (и бесплатно!), — это лучшее, что вы можете получить.

(вверху) Фото любезно предоставлено Ceres Greenhouse Solutions: трубы в подземном теплообменнике для теплицы 12 x 20. 3D модель подземного теплообменника под землей.

(в центре) Фото предоставлено Verge Permaculture: Ракетный нагреватель в теплице.

(внизу) Фотографии предоставлены Golden Hoof Farm: Компостная куча в середине конструкции с трубами для аэрации.Завершена компостная куча.


Все блоггеры сообщества MOTHER EARTH NEWS согласились следовать нашим рекомендациям по ведению блогов, и они несут ответственность за точность своих сообщений. Чтобы узнать больше об авторе этого сообщения, нажмите на ссылку в верхней части страницы.

,
Системы рециркуляции горячей воды бытового потребления

Системы горячего водоснабжения бытового назначения были установлены в зданиях много лет назад, с древних времен. Системы рециркуляции горячей воды не так уж стары. Гравитационная циркуляция горячей воды началась в США в конце 1870-х годов, сразу после того, как водопровод переехал в закрытое помещение. В первые годы нагрев воды и помещений проводился в каютах путем сжигания дров в камине или чугунной печи, а вода нагревалась в горшках или чайниках для купания или приготовления пищи.В конце концов, уголь заменил древесину в качестве источника топлива, но электричества для отопления, освещения или циркуляционных насосов в первые годы еще не было. По мере того как системы горячего водоснабжения становились все более сложными, холодная вода направлялась в здания, а закрытые сосуды устанавливались с горелками или топками под ними для нагрева горячей воды для бытового потребления.

В первые годы было много взрывов, связанных с неконтролируемым нагревом водонагревателя в закрытых системах трубопроводов.В конце концов, были установлены средства управления для сброса давления и температуры, а также для контроля топлива и воздуха для горения. Уголь и древесина в качестве источника тепла были выведены из эксплуатации из-за сложности управления подводом тепла. Нагрев нефти, природного газа, электричества, солнечной энергии и геотермальной энергии был введен в течение многих лет в качестве источников отопления для горячей воды. Ранние сантехнические приспособления имели горячие и холодные патрубки и дренажные соединения с вентилируемыми водосточными трубами. Поскольку размеры и сложность зданий увеличивались, а расстояние от водонагревателя до самого удаленного устройства увеличивалось, получение горячей воды из устройства занимало больше времени, потому что предварительно нагретую воду в трубах сначала необходимо было слить.

В конце 1870-х годов торговцы использовали гидравлические системы отопления с контурами для замены паровых систем с ограниченным контролем безопасности. Торговцы узнали, что горячая вода поднимается в трубопроводной системе, потому что она была легче холодной воды. Они также применили эту гравитационную циркуляцию к системам горячего водоснабжения. Горячая вода, выходящая из водонагревателя, поднималась в трубе вертикально вверх через здание и зацикливалась обратно без изоляции и шла параллельно стояку горячей воды к нижней части водонагревателя.Возвратный стояк не был изолирован, чтобы способствовать потере тепла, а более холодная вода вызывала гравитационную циркуляцию. Поскольку люди на верхних этажах здания использовали горячую воду, им нужно было только сливать воду из трубопровода ответвления до тех пор, пока горячая вода из стояка не подойдет к арматуре.

Чем вертикальнее была система, тем лучше она работала до определенного момента. Поскольку здания были построены, чтобы иметь высоту около трех или четырех этажей, в зависимости от типа и толщины изоляции, системы становились слишком большими, а вода охлаждалась и теряла свою плавучесть.Были также некоторые другие проблемы, которые были проблемы с системами гравитационной циркуляции: обратные клапаны с горизонтальным поворотом сопротивлялись потоку. Большие провалы в трубопроводе позволят воде остыть, а холодная вода в захваченных местах будет сопротивляться течению. Длинные горизонтальные трассы с минимальным вертикальным подъемом затрудняли гравитационное обращение

Самая большая проблема, которую нужно было преодолеть, заключалась в попадании воздуха в верхнюю точку системы. Они решили эту проблему путем подключения регулярно используемого приспособления или автоматического вентиляционного отверстия в верхней части контура циркуляции гравитационной горячей воды, чтобы позволить любому воздуху выходить.Если воздух окажется в ловушке, большой пузырь будет сопротивляться гравитационной циркуляции. Обычно используемое крепление к верхней части стояка горячей воды выпускает воздух и позволяет гравитационной циркуляции продолжаться. Гравитационные бытовые системы горячего водоснабжения обычно устанавливались до введения электричества и циркуляционных насосов, а некоторые были установлены в более новых домах с умеренным успехом. Новые требования кода для водонагревателей требуют заслонки или устройства в верхней части водонагревателя для предотвращения гравитационной циркуляции.Это делает водонагреватель более эффективным во время проверки эффективности, но заставляет многие старые здания, в которых устанавливаются новые водонагреватели, испытывать проблемы с гравитационной циркуляцией. Вот когда пришло время установить циркуляционный насос.

Современные системы

С момента появления циркуляционного насоса было сделано много улучшений. Ранние насосы были такими же, которые использовались в гидравлических системах. Насосы были изготовлены из черных металлов с чугунными и стальными деталями, и большинство из них испытывали проблемы с коррозией или имели ржавую воду вскоре после установки.Гидронные системы были закрытыми системами с воздухоотделителями, чтобы не допустить попадания воздуха и кислорода в трубопровод. Некоторые гидравлические системы используют химические вещества, ингибирующие коррозию, чтобы предотвратить коррозию черных металлов. Кислород способствует процессу коррозии, и бытовые системы водоснабжения являются открытыми системами с воздухом и кислородом, вовлеченными в поток воды. Именно по этой причине гидравлические насосы и трубопроводы могут быть выполнены из черной стали и чугуна, а системы горячего водоснабжения должны быть из цветных бронзовых или нержавеющих деталей с медными трубопроводами.Производители насосов постоянно совершенствуют материалы, подшипники, уплотнения и эффективность циркуляционных насосов.

Требования к коду для систем поддержания горячей воды и температуры

Недавно критерии поддержания температуры для систем горячего водоснабжения в кодах моделей были изменены с критерия расстояния в 100 футов на критерии 50 футов. Я написал об этом много лет назад. Я предложил изменения кода, показывающие, что максимальное расстояние около 25 футов от циркулирующего основного или горячего источника воды будет идеальным максимальным расстоянием для подачи горячей воды в течение разумного времени, но, зная, что многие отраслевые группы будут расстроены требованием к рециркуляционным системам в большинстве жилых домов и небольших зданий я пошла на компромисс и предложила уменьшить его до 50 футов.Это позволило бы большинству жилых домов и небольших зданий не иметь систем поддержания температуры. Изменение кода не прошло с первого раза, но в итоге оно преобладало.

Раздел 607.2 Международного Сантехнического кодекса 2015 года имеет следующий язык:

  • 607.2 Подача горячей или горячей воды в светильники. Протяженная длина трубопроводов горячей или отпущенной воды от источника горячей воды до светильников, для которых требуется горячая или отпущенная вода, не должна превышать 50 футов (15 240 мм).Трубопроводы системы рециркуляции и трубопроводы с тепловым обогревом должны рассматриваться как источники горячей или отпущенной воды.
  • 607.2.1 Циркуляционные системы и системы обогрева для поддержания температуры нагретой воды в распределительных системах. Для групп R2, R3 и R4, высота которых составляет три этажа или меньше по высоте над уровнем земли, установка систем циркуляции нагретой воды и поддержания температуры должна соответствовать разделу R403.5.1 Международного кодекса энергосбережения.

Для других мест, кроме групп R2, R3 и R4, высота которых не превышает три этажа над уровнем земли, установка систем циркуляции нагретой воды и систем обогрева должна соответствовать требованиям раздела C404.6 Международного кодекса энергосбережения.

  • 607.2.1.1 Управление насосами для систем хранения горячей воды.

Органы управления насосами, которые циркулируют воду между водонагревателем и резервуаром для нагреваемой воды, должны ограничивать работу насоса с момента запуска цикла нагрева до не более пяти минут после окончания цикла.


607.2.1.2 Средства управления рециркуляцией спроса для распределительных систем. Водораспределительная система, имеющая один или несколько рециркуляционных насосов, которые перекачивают воду из трубы подачи горячей воды обратно к источнику горячей воды через трубу подачи холодной воды, должна быть системой подачи воды по требованию. Насосы должны иметь органы управления, соответствующие обоим следующим требованиям:

  • Блок управления должен запускать насос после получения сигнала от действия пользователя прибора или прибора, обнаружения присутствия пользователя прибора или обнаружения потока горячей или отпущенной воды к фитингу прибора или прибора.
  • Система управления должна ограничить температуру воды, поступающей в трубопровод холодной воды, до 104 F (40C).
  • 607.2.2 Трубопроводы для систем рециркуляции, имеющие главные термостатические клапаны. Если в системе с рециркуляционным насосом горячей воды используется термостатический смесительный клапан, линия возврата горячей или отпущенной воды должна проходить к впускной трубе холодной воды водонагревателя и впускной трубе холодной воды или возвратному патрубку горячей воды. термостатического смесительного клапана.


Дилемма управления обращением спроса

В цикле изменения кода 2015 года были представлены изменения в кодах модели, которые рекламировались как экономия воды и энергии, а также сокращение времени, необходимого для получения горячей воды в приборе. Смена кода была технология, требующая рециркуляции. Я свидетельствовал против этой технологии, потому что здоровье и безопасность должны превзойти сохранение воды и энергии. Многие другие в отрасли предотвращения обратного потока выразили озабоченность по поводу этой технологии, но она не нашла отклика на слушаниях по коду.Комитет по кодексу проголосовал за это изменение, основываясь на мысли, что в их домах есть горячая вода, и экономия воды была для них важнее, чем перекрестная связь. Многие члены комитета по кодам проголосовали за это и отметили, что было бы неплохо иметь для своего дома. Это изменение кода позволит загрязненной горячей воде течь в трубы холодного водоснабжения. Я всегда говорил, что циркуляция горячей воды по трубам холодной воды — плохая идея, и вот почему:

  1. Бак для горячей воды имеет анодный стержень из магния или алюминия в баке для горячей воды, который предназначен для коррозии, принося себя в жертву стали в баке для горячей воды.Растворенные металлы попадают в горячую воду. Вот почему они говорят, что не готовьте с горячей водой.
  2. Рециркуляционные насосы должны отключаться при 104 F. Это идеальная температура для роста органических патогенных микроорганизмов, таких как бактерии Legionella, в трубопроводе холодной воды.
  3. Если термостат или датчик температуры неправильно прикреплены к трубе холодной воды, при наличии выносного датчика температуры температура может перескочить, и ошпаривание может стать проблемой для людей, использующих систему холодной воды.

Я был за то, что разрешил эту технологию только в бытовых приложениях, но код позволяет это везде. Таким образом, будет кондоминиум или многоквартирный дом, в котором кто-то решит установить один из этих циркуляционных насосов в своем туалете для циркуляции горячей воды. Теперь все в здании будут пить воду с высоким содержанием магния или алюминия и, возможно, с высоким содержанием бактерий, связанных с новыми местами размножения в трубопроводах холодной воды, которые будут в идеальном температурном диапазоне для роста Legionella и других бактерий.Кроме того, большинство людей в здании не получат чистую холодную воду, чтобы готовить или чистить зубы.

Я вижу это как бомбу замедленного действия и судебный процесс, который должен произойти. Я предпочитаю минимизировать ответственность и правильно проектировать системы горячего водоснабжения с помощью специальной системы возврата горячей воды в оригинальном дизайне. Система трубопроводов возврата горячей воды должна быть надлежащего размера и сбалансирована. Я не буду проектировать здание с циркулятором спроса, соединяющим горячую воду для бытового потребления с трубами холодной воды.Циркуляторы спроса — это модифицированные продукты для неправильно спроектированных систем, которые должны использоваться только в домах на одну семью, где домовладелец будет жить с последствиями использования такого продукта. Циркуляционные насосы по требованию не должны проектироваться или устанавливаться в коммерческих или многоквартирных зданиях из-за очевидных проблем, связанных с перекрестным соединением и качеством воды, которые он вызывает.

Проектирование системы рециркуляции горячей воды для бытового потребления

В идеале, горячая вода должна поступать в прибор от нуля до десяти секунд с момента открытия крана или клапана арматуры.Есть несколько производителей, которые предлагают фитинги и конструкции для обеспечения циркуляции горячей воды вплоть до арматуры, а некоторые производители разрешают циркуляцию вплоть до носика крана, такие как системы гигиены Kemper (bit.do/Kemper) и Viega системы питьевой воды — гигиена (bit.do/Viega).

Обследования того, как водопользователи показали, что время ожидания между 10 и 30 секундами было незначительно приемлемым, а время ожидания, превышающее 30 секунд, считалось неприемлемым.

Ниже приведены некоторые соображения, касающиеся трубопровода с возвратной горячей водой (HWR):


1.Проложите циркуляционную трубу горячей воды как можно ближе к арматуре.

Чем ближе линия циркуляции к устройству, тем меньше времени потребуется для получения горячей воды из устройства.

2. Сбалансировать систему, чтобы обеспечить равномерный поток в ближайших и самых дальних ветвях.

Если в здании имеется несколько магистралей и ответвлений горячей воды, каждая ветвь должна иметь балансировочный клапан и обратный клапан перед подключением к возвратной магистрали горячей воды. Просто установить клапаны недостаточно; после запуска системы она должна быть сбалансирована, чтобы гарантировать, что каждая ветвь имеет рассчитанный расход для поддержания требуемой температуры в этой ветке.Это предотвращает короткое замыкание горячей воды по пути наименьшего сопротивления (ближайший ответвительный контур). Я исследовал множество систем с проблемами, и проблемы начались, потому что система никогда не была сбалансированной, когда она была установлена. Неподготовленный обслуживающий персонал обнаруживает, что в самой дальней части системы трубопроводов нет потока, поэтому он устанавливает насос большего размера. Как правило, это не решает проблему, но вскоре после того, как установлен насос большего размера, система трубопроводов начинает подпрыгивать возле колен и клапанов.Балансировка системы горячего водоснабжения является относительно простым процессом, но необходимо выполнить расчеты и определить расход в галлонах в минуту для каждого балансировочного клапана перед настройкой.

3. Минимизируйте скорость потока, чтобы предотвратить эрозию медных труб.

Скорость потока воды очень важна в бытовых трубах горячего водоснабжения с медными трубами и клапанами из латуни или медного сплава. Высокие скорости воды в сочетании с горячей водой могут вызвать проблемы с эрозией скорости для стенок труб и клапанов.Минимальный размер трубы, который я использую для трубопровода системы возврата горячей воды, составляет 1/4 дюйма. Я часто вижу установленную полдюймовую трубу. Трубы меньшего диаметра создают условия, при которых скорость увеличивается при той же скорости потока, а также вызывает перепады температуры системы от подачи до температуры возврата, которые превышают проектные критерии 5 F, 10 F или 20 F. В старые времена мы бы спроектировали систему возврата для разности температур на 20 градусов, используя метод определения размера ASPE / ASHRAE, потому что для систем рециркуляции горячей воды с более старой технологией, такой как смесительные клапаны с биметаллическим змеевиком с температурным приводом, используемые в установках с главными смесительными клапанами, требовалось не менее 20 — перепад температур для правильной реакции технологии биметаллической катушки.В смесительных клапанах с цифровым управлением используются цифровые датчики с такими продуктами, как Armstrong «Brain», который обеспечивает точность, способную смешивать температуру возврата горячей воды с перепадом температур менее 5 F, и в то же время поддерживать настройку температуры на выходе смесительного клапана в пределах от 1 F до 2 F от уставка.

Ассоциация развития меди рекомендует максимальную скорость потока в восемь футов в секунду для холодной воды, протекающей по медным трубам, и пять футов в секунду для горячей воды.Он также рекомендует максимальную скорость от двух до трех футов в секунду для горячей воды свыше 140 F. Эти рекомендации достаточно расплывчаты, чтобы вести вас в правильном направлении, однако я придумал более точную таблицу размеров труб и таблицу, к которой следует обращаться, чтобы убедиться, что скорости потока не разрушают стенки труб. Эта таблица хорошо сработала для меня и должна обеспечить систему, которая будет работать без проблем с эрозией скорости.

Бытовая горячая вода с температурой выше 180 ° F не рекомендуется из-за возможности ошпаривания, а при повышении температуры коррозия ускоряется.В некоторых уникальных случаях температура горячей воды для бытового потребления может превышать 180 F бустерных нагревателей и паровых теплообменников или с некоторыми типами систем рекуперации тепла или другими промышленными или институциональными системами трубопроводов. В этих случаях рассмотрите возможность выбора размера трубопровода, чтобы поддерживать скорость ниже двух футов в секунду.

1. Трубопровод возврата горячей воды в системах со смесительными клапанами

а. Когда в системе имеется смесительный клапан, возврат закаленной воды (TWR) должен быть разделен и направлен на сторону холодной воды смесительного клапана и на вход холодной воды в водонагреватель.Балансировочный клапан должен быть размещен на линии, идущей к водонагревателю, и смесительный клапан для регулировки расхода при необходимости.

б. Если TWR подается по трубопроводу только обратно к водонагревателю, когда в системе нет использования и насос циркуляционной воды работает, горячая вода будет просачиваться через производственные допуски смесительного клапана, и температура системы закаленной воды повысится выше уставки смесительного клапана для достижения максимальной температуры, вытекающей из водонагревателя.

2. Определение размеров циркулятора

Руководство по проектированию сантехнического оборудования ASPE, доступное для членов ASPE, содержит точный способ выбора циркуляционного насоса, основанный на 20-градусном перепаде температур от водонагревателя до самого дальнего приспособления и обратно к циркулятору около водонагревателя. Если в водонагревателе в системе имеется 140-градусная вода, то метод определения размеров поддерживает на конце системы 130-градусную горячую воду, а затем на входе холодной воды в водонагреватель температура будет составлять приблизительно 120 градусов.Расчет основан на потерях тепла в контуре трубопровода горячей воды. В нем перечислены потери британской тепловой единицы в час (БТЕ / ч) для изолированных и неизолированных трубопроводов на основе температуры окружающей среды в 70 градусов. Быстрый и простой способ оценки изолированной трубы — это принять от 25 до 30 БТЕ / ч на линейный фут, не учитывая размер горячей воды и обратную трубу. Это может просто привести к системе, в которой перепад температур в большинстве случаев будет чуть меньше 20 F.

Если вы хотите потратить время на точный расчет системы, вы можете использовать Таблицу в Руководстве по проектированию сантехники, и потери BTU / Hr можно суммировать для различных длин труб разных размеров и общей потери BTU / Hr. можно рассчитать.Для 20-градусного перепада температуры вы должны делить на 10 000, чтобы получить требуемые галлоны в минуту (GPM) для ответвления или насоса. Так определяется GPM для размеров насоса. Для требования напора насоса соответствующая GPM присваивается каждой секции трубы на основе приведенных выше требований к потерям BTU / Hr, а из графиков потерь на трение в трубе можно определить общее значение напора или падение давления в фунтах на квадратный дюйм (PSI). определяется. Помните, что при выборе насосов для преобразования из PSI в футы напора большинство производителей перечисляют свои насосы на кривых с указанием высоты напора по вертикали и GPM по горизонтали.Просто запомните 1 PSI = 2,31 фута головы и 1 фут головы = 0,433 PSI.

3. Новая технология для циркуляционных насосов

Производители циркуляционных насосов

предлагают интеллектуальные насосы с интеллектуальными встроенными элементами управления, которые могут регулировать скорость вращения с помощью технологии двигателя с переменной скоростью. Функции, предлагаемые в новых циркуляционных насосах, включают в себя пропорциональные регуляторы давления. Некоторые опции адаптируются к изменяющимся давлениям и расходам в системе и регулируют или уменьшают скорость / напор насоса для изменения КПД, чтобы работать с более высокой эффективностью, когда вода течет в системе и насосу не нужно качать как жесткий.Существуют ограничения по расходу, которые ограничивают максимальный расход. Это хорошо для минимизации скоростей потока в трубопроводной системе и может устранить необходимость в балансировочном клапане на выходе циркуляционного насоса.

Другие методы управления циркуляционным насосом являются методами контроля постоянного давления; насос будет регулировать скорость, чтобы поддерживать постоянное давление. Другой метод контроля — это контроль постоянной температуры, когда насос измеряет температуру возврата. Когда температура в обратном трубопроводе поднимается до заданного значения, он замедляет работу насоса, чтобы предотвратить перегрев, когда периоды пиковой нагрузки отводят горячую воду в конец системы, а затем насос может замедляться и экономить энергию.Другим вариантом является режим постоянной кривой насоса, который используется, когда есть потребность в постоянном расходе и постоянном напоре. Насос можно настроить на ускорение или замедление для поддержания желаемой рабочей точки на кривой насоса. Эта настройка позволяет исключить редукционный клапан на выходе насоса. Для получения дополнительной информации о новых технологиях циркуляционных насосов свяжитесь со следующими производителями:

  • Grundfos: bit.do/Grundfos
  • Taco: bit.do/TacoComfort
  • Bell & Gossett: немного.do / BellGossett

Следуя этим советам, вы должны держаться подальше от горячей воды, но с большим количеством горячей воды.

Циркуляционный насос стоит денег?

Прелесть бескамерного водонагревателя для всего дома заключается в том, что вы не нагревали воду в водяном охлаждении в резервуаре, а только для повторного нагрева независимо от того, используется он или нет.

Это профессионал.

Вот пример — по крайней мере, при сравнении целых жилых единиц с бескамерными блоками, установленными в раковине: горячая вода все еще далека от многих кранов, и для того, чтобы вода Разогрев.

Потраченное время.

Потраченные впустую деньги, так как вода, за которую вы платите (если она измерена), стекает в канализацию. Один домовладелец предложил ловить воду в ведре, ожидая, пока она прогреется, и использовать ее для полива садовых растений.

Вот лучшее решение: Циркуляционный насос, который держит нагретую воду в кране и мгновенно доступен в раковине или душе.

Вот более полное объяснение того, как он работает, а также его стоимость, плюсы и минусы.

Что такое рециркуляционный насос для системы без резервуаров?

Иногда называемый циркуляционным насосом, это насос, который периодически циркулирует воду обратно в водонагреватель для подогрева.Есть подсказка, что это не бесплатная техника. Это предотвращает охлаждение воды в трубе, поэтому при включении крана или душа становится горячим.

Система обычно настроена на циркуляцию воды между нагревателем и самым дальним от него устройством.

Система рециркуляции включает в себя:

1). Водонагреватель и насос комбинированные или раздельные. Это может быть водонагреватель без резервуара со встроенным рециркуляционным насосом или водонагреватель и внешний насос.Rheem RTGH является одним из примеров агрегата со встроенным рециркуляционным насосом.

Другие модели, такие как водонагреватели Rinnai RL, могут быть запрограммированы на запуск внешнего насоса в периоды пикового расхода воды.

2). Метод рециркуляции — 2 варианта. Первый вариант — выделенная обратная линия для обращения. Это означает, что в вашем доме будет три трубы вместо двух — холодная, горячая и рециркуляционная. Это жизнеспособный вариант, если он устанавливается при первоначальной установке сантехники или если у вас одноэтажный дом, и к ним легко получить доступ к трубам в подвале или пространстве для ползания.

Если в вашем доме нет рециркуляционной линии, то на самом дальнем креплении будет установлен мостовой клапан, который позволяет использовать трубопровод холодной воды в качестве средства возврата воды обратно к водонагревателю.

3). Способ управления работой циркуляционного насоса. Двумя распространенными опциями являются таймер, который периодически включает рециркуляцию, и аквастат или термостат, который включает насос для поддержания воды в трубопроводе при желаемой температуре.

Многие рециркуляционные насосы имеют встроенный аквастат или таймер.

Если вам все еще интересно, что делает система рециркуляции, вот полезное видео из этого старого дома. На ней изображен водонагреватель в форме бака, но система работает так же.

Стоимость, плюсы и минусы рециркуляции

Прежде чем принять решение о добавлении технологии рециркуляции в настройку системы водяного резервуара без резервуара, необходимо принять во внимание важные моменты.

Стоимость

  • Безбаковые обогреватели с рециркуляционными насосами: Стоимость на 250–445 долл. США выше, чем без насосов.Это лучший выбор, если вы устанавливаете новый водонагреватель. Это экономит стоимость установки насоса.
  • Отдельные рециркуляционные насосы: Если у вас есть безбакетный агрегат без насоса, его можно установить. Насосы стоят $ 235-400 в зависимости от требуемого размера. Некоторые могут быть установлены своими руками. Если вы заплатите сантехнику, стоимость установки составит от 125 до 300 долларов.
  • Полные комплекты: Если вы не устанавливаете отдельную рециркуляционную трубу, то можно установить мостовой клапан.Отдельно они стоят около 25 долларов. Они также доступны в полных комплектах с насосом и аквастатом. Комплекты стоят от 260 до 450 долларов.
  • Линия рециркуляции: Если линия установлена, когда установлена ​​другая сантехника, стоимость составляет от 75 до 300 долларов США в зависимости от длины линии. Когда линия будет установлена ​​позже, стоимость может превысить 1000 долларов.

Преимущества рециркуляции

Удобство: Это единственное доказанное преимущество. Вам не нужно ждать минуты или две, а иногда и дольше, чтобы горячая вода доходила до крана, душа или стиральной машины.

Потенциал Экономия затрат: Некоторые читатели думают: «Подождите минутку. Как это экономит деньги? Устройство работает чаще, сжигая топливо, и это затраты, а не экономия ».

Это совершенно верно.

Если у вас есть колодец, единственная энергия, используемая в течение времени, необходимого для того, чтобы горячая вода достигла крана, — это немного электричества для работы насоса. Технология рециркуляции обойдется вам в деньги за удобство, которое она обеспечивает.

Если у вас очень дорогая вода (например, в Калифорнии или Аризоне), то вы можете сэкономить больше денег на счетах за воду, чем вы потратите на газ, чтобы включить водонагреватель во время рециркуляции.

Многие продавцы поощряют технологию рециркуляции во имя охраны природы. Вода, которую вы экономите, компенсируется топливом, которое вы сжигаете.

Недостатки рециркуляции

Стоимость системы и установки: Вы заплатите от 300 до 2000 долларов за оборудование, трубопровод и установку, в зависимости от того, какое оборудование вы покупаете и кто его устанавливает.

Эксплуатационные расходы: Как мы уже говорили, для многих домовладельцев стоимость природного газа или пропана будет выше, чем экономия от использования меньшего количества воды.

Стоит ли использовать рециркуляционный насос водонагревателя Tankless?

Вот вопрос, с которого мы начали.

Теперь вы знаете факты.

Только вы можете ответить на вопрос. Для большинства домовладельцев, которые говорят «да», причина заключается в удобстве, за которое они готовы платить. Мы также опубликовали пост, в котором обсуждается лучший рециркуляционный насос для мастеров-любителей, и вы можете проверить эту статью, если вы заинтересованы в установке рециркуляционного насоса для водонагревателя.

Для небольшого процента с высокими затратами на воду система в конечном итоге окупит себя, а затем обеспечит экономию затрат в будущем.

Отопление домов природным газом

Климатическая зона 3A на юго-востоке США — это преимущественно жаркий и влажный климат с определенным количеством отопительных дней, поэтому вы, очевидно, делаете больше охлаждения, чем отопления, что повлияет на идеальную сборку стен подвала ».

Учитывая описание сборки стены, которую вы перечислили, мы понимаем, что вы вряд ли измените курс, но даже просто для других читателей мы должны указать, что в идеальном мире вы всегда будете изолировать фундамент от внешней стороны.Структуры похожи на людей в том смысле, что они предпочитают сбалансированные температуры, а не постоянно изменяются с сезонными изменениями.

Сказав, что, когда вы уже проводите внутреннюю реконструкцию подвала, мы понимаем, что имеет смысл выполнять свою работу изнутри, а не покрывать дополнительные расходы на изоляцию фундамента от внешней стороны, как вы бы смотрели на тысячи в дополнительные расходы на раскопки, чтобы удалить и заменить грязь.

Итак, если бы мы должны были изолировать Cinder Block Foundation от внутренней части с помощью Rockwool, вот факторы, которые мы бы расставили по приоритетам и как мы это сделали.

Во-первых, три основных правила прочного строительства фундамента — это управление водными ресурсами, изоляция и герметичность.

Наша первая предложенная сборка для внутренней изоляции фундамента будет представлять собой паробарьерную мембрану непосредственно у основания бетонного блока, с каналом внизу для дренажа, либо с поверхностным сливом в бетоне, либо мы удалим бетон с пола вдоль по периметру и установить французский сток. Таким образом, вы в первую очередь удерживаете влагу и создаете дренажный путь для любой воды, которая может скапливаться на стене фундамента и сливаться на пол.Это также имело бы преимущество создания радоновой газовой мембраны (см. Наши страницы о радоновых барьерах в подвалах для получения дополнительной информации). Затем мы добавили бы жесткие изоляционные панели, шпильку с битами и гипсокартон латексной краской.

Но — сборка, которую вы упомянули, будет работать, однако мы не будем включать интеллектуальную мембрану в этом случае. Преобладающим источником влажности будут стены, а не внутренний воздух, поэтому мы позволяем влаге высыхать внутрь и управляем ею либо с помощью осушителя, либо с помощью HRV или ERV (вентиляция с рекуперацией тепла / вентиляция с рекуперацией энергии).

Изоляционные плиты Rockwool могут прилегать прямо к стене CMU (Rockwool / минеральная вата не повреждаются влагой, поэтому вы уменьшаете риск или образование плесени внутри стен. Затем добавьте стенку шпильки (с вмятинами в полостях). Если вам не нужно умную мембрану, чтобы успокоить строительного инспектора, мы бы ее пропустили. Там, где стена будет засыпана наполовину, она сможет высыхать только внутри, так что пусть это будет продолжаться. чем интеллектуальная пароизоляционная мембрана (Intello или Smart Membrain от Certainteed)

Несоответствия в фундаменте из бетонных блоков означают, что воздушное пространство будет небольшим независимо от того, как вы его разместите, и воздушные пространства всегда хорошо иметь.Но также очень важно сделать его герметичным. Если у вас есть Подвальная стена с высокой скоростью утечки воздуха, то вы рискуете получить конвекционную петлю, где теплый и влажный воздух постоянно подается на холодную поверхность за стеной шпильки. Поэтому мы также рекомендуем использовать подход с воздухонепроницаемой гипсокартоном (ADA), которого вы можете достичь с помощью чеканки, акустического герметика и опорных стержней, а также толстых прокладок порогов под нижней пластиной стенки стойки.

Что касается интеллектуальных мембран и того, как они работают, они обычно отвечают требованиям, которые классифицируются как кодовые пароизоляции в холодные месяцы, когда внутренняя влажность выше, чем снаружи.В летние месяцы поры мембраны более открыты, что позволяет небольшому количеству влаги проходить через нее. Они предназначены для более холодного климата, чем у вас, где паровые барьеры являются частью кода, но где охлаждающие нагрузки также довольно значительны.

Одной из лучших особенностей интеллектуальных мембран является то, что они выглядят как типичные паровые барьеры, когда проходят инспекторы, но они более воздухопроницаемые. Строительный кодекс не поспевает за строительными науками, и вы НИКОГДА не должны покрывать стену цоколя основания 6-тысячным поли, но многие инспекторы настаивают на этом, так что это может их успокоить, но это не наносит вреда типичного пароизоляции ,

.
Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *