Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией принцип работы, схемы, преимущества

Особенности и преимущества гравитационной системы

Система отопления с естественной циркуляцией считается самой простой и дешевой конструкцией

Однако для ее реализации важно учесть большое количество нюансов. Для нормального передвижения теплоносителя необходимо создать идеальные условия

Передвижение осуществляется за счет внутреннего гидростатического давления в трубопроводе.

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

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

Плюсы и минусы естественной циркуляции

Достоинства системы отопления с естественной циркуляцией жидкости:

отсутствие сложностей при установке, пуске и использовании;
устойчивость тепла системы. Основанная на гравитационном движении жидкости она даёт наибольшую тепловую отдачу и поддерживает на нужном уровне микроклимат в комнатах;
экономичность (при хорошем утеплении частного дома);
работа без шума. Нет насоса – нет вибрации и гула;
независимость от перебоев с электричеством. Конечно, если установленный котёл может функционировать без электрического тока;
большой период использования. При своевременном техническом сервисе без капитального ремонта отопительная система может работать более тридцати пяти лет.

Основной недостаток системы отопления с естественной циркуляцией – ограничения по площади дома и радиусу действия. Ставят её в частных домах, площадь которых не превышает сто квадратных метров. Из-за маленького циркуляционного напора радиус действия отопительной системы ограничивается 30 метрами в горизонтальном направлении. Непременным требованием является присутствие чердака в доме, в котором будет стоять расширительный бак.

Важнейшим минусом также является и медленное прогревание всего дома. При системе с естественным движением необходимо утеплять трубы, которые проходят в помещениях не отапливаемых, поскольку имеется риск замерзания жидкости.

Как правило, для такой системы нужно немного материалов, однако, если местное сопротивление трубопровода необходимо снизить, расходы увеличиваются из-за необходимости использования труб большего размера.

Главные требования к прокладыванию труб:

система с наименьшим числом поворотов, которые будут мешать потоку жидкости;
жёсткое следование рекомендованному углу наклона;
применение труб с проектным диаметром.

Установка системы отопления требует строгого следования техническим требованиям. Несоблюдение правил грозит понижением циркуляции жидкости. При грубых погрешностях в организации системы и вовсе не удастся обеспечить движение теплоносителя по магистрали.

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект

Закрытая система

Принцип работы такой:

Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Какой материал для труб лучше?

Способ установки контура, защита от коррозии и гидравлическое сопротивление, все эти показатели будут зависеть от материала, из которого изготовлен трубопровод. Для системы отопления можно использовать полипропиленовые, стальные, металлопластиковые и медные трубы.

Полипропиленовый материал. Трубы из полипропилена хорошо переносят высокую температуру, имеют продолжительный срок эксплуатации (свыше 25 лет), гладкие внутри. Для установки требуются специальные инструменты, дорого стоят.
Сталь. Несмотря на то что такие трубы довольно прочные и имеют доступную цену, они подвержены коррозии и зарастанию. К тому же для установки требуется сварка или множество фитингов.
Металлопластик. Легкие трубы, имеют идеально гладкую внутреннюю поверхность. Благодаря этому на них отсутствует коррозия и отложения. Но после установки придется постоянно потягивать резьбовые соединительные детали, что является большим недостатком. Их срок службы составляет около 15 лет, а для труб это очень мало. Имеют высокую стоимость.
Медные трубы. У медных труб красивый внешний вид и срок эксплуатации более 100 лет. Для установки используют пайку, очень дорогие по стоимости.

Чтобы определить какой диаметр труб подходит для прогрева вашего дома, нужно знать, что:

Диаметр трубы выбирается, согласно материалу, из которого изготовлены трубы и из сделанных теплотехнических расчетов.
Рассчитать количество тепла необходимого для помещения и к полученному результату прибавить 20%.
Пользуясь значениями, указанными в таблицах СНиП, рассчитывается сечение трубопровода. Для расчета берут показания теплоемкости и размер трубы (внутреннее сечение).

Если после каждого разветвления установить подающую трубу на 1 размер меньше предыдущей, то циркуляция теплообменника станет в несколько раз интенсивнее. Обратную трубу монтируют с расширением. Так рассчитывается минимальный диаметр двух труб. Придерживаясь полученных значений, для каждого участка труб, устанавливается свой размер.

Способы подачи теплоносителя

Теплоноситель может циркулировать от котла к отопительному прибору двумя способами. Через нижний или верхний розлив.

Нижний розлив. Этот способ розлива используют только для однотрубных систем. Трубопровод прокладывают на уровне пола, при этом вертикальные трубы можно не устанавливать. Без циркулярного насоса нижний розлив является малоэффективным.
Верхний розлив. Используют как для однотрубной, так и для двухтрубной системы. Благодаря тому, что распределительную трубу устанавливают под потолком, горячий теплоноситель активно подается к каждому радиатору. Далее, остывая, вода уходит в обратную трубу, вмонтированную вдоль пола.

Водяное отопление с естественной циркуляцией – принцип работы

Данную систему называют по-разному: термосифонной, гравитационной или самотечной. Состоит она из следующих компонентов:

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

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

Естественная циркуляция

Схема отопления с естественной циркуляцией для частного дома — вариант простой и недорогой системы, так как не требует дополнительного оборудования (циркуляционного насоса, встроенного в общую конструкцию для искусственной циркуляции теплоносителя). Такой способ циркуляции теплоносителя в доме так же именуют самотечным либо гравитационным, он является наиболее доступным в материальном плане и требует простой схемы разводки системы, что так же снижает затраты. Это достигается в первую очередь, исключением циркуляционного насоса из общего проектирования отопления.

Таким образом, теплоноситель обогрева движется по трубам, подчиняясь законам физики. Плотность теплой воды меньше, чем холодной, значит она легче. Холодная вода ее вытесняет, теплоноситель движется вверх по подающему стояку к расширительному баку, в котором оно увеличивает свой объем вследствие нагревания. Затем она растекается по трубам, отдавая свое тепло (происходит теплообмен), в итоге охлажденная вода снова попадает в котел и продолжает свой путь по такому же кругу. Ввиду вышесказанного можно сделать вывод о том, что с точки зрения технологичного исполнения собрать естественную схему циркуляции отопления для дома не сложно.

Схема отопления с естественной циркуляцией

Данный прием формирования отопительной сети стал использоваться несколько реже, так как научно-технический прогресс имеет свойство вытеснять старые добрые технологии, эта же участь коснулась и индивидуального отопления.

Однако это не помешало такой простой конструкции использоваться в очередных исполнениях снова и снова. Очевидно, что желание сэкономить вполне нормальное, учитывая так же надежность самотечной системы отопления.

Вы уже разобрались, что движение тепла в цепи осуществляется благодаря разности плотности при разных температурах в трубопроводе, что создает гидростатическое давление. Внедрение естественной циркуляции в частный дом в 1-2 этажа никак не предполагает покупку дорогостоящего и высокотехнологического оборудования. Помимо всего вышеперечисленного, естественная система циркуляции является автономной, независимой от электричества, многие пользователи достаточно высоко ценят этот фактор.

Как правило, установить автономное отопление в частном доме возможно только в индивидуальном порядке, только в одно или двухэтажном доме небольшой площади.

Для установки автономного отопления своими руками, для спайки пластиковых труб требуется минимум усилий и оборудования. В случае самостоятельных действий, имейте в виду, что есть такое понятие, как ограничение горизонтального радиуса цепи с естественной циркуляцией, а точнее длина обратного оттока должна быть менее тридцати метров. Если длина будет больше, давление будет ниже, и, соответственно, упадет КПД. Теоретически, в большом помещении можно поставить второй газовый или электрический котел, но целесообразность такого действия не внушает доверия, просчитывать все необходимо индивидуально.

Уклон труб

Преимущества

Неоспоримым преимуществом схемы отопления с естественной циркуляцией в частном доме является общие материальные затраты. Невысокая стоимость труб отопления, дополнительных материалов для монтажа, обслуживание достаточно быстро оправдывает себя. Отсутствие циркуляционного насоса означает не только экономию, но и не будет слышно по ночам шума мотора и вибраций двигателя, не потребует ремонта в случае поломки (ведь электроприборы имеют такое свойство).

В среднем, без сбоев естественная схема отопления работает до 40 лет, при условии правильной эксплуатации, но в случае неисправности, пользователь может самостоятельно устранить причину поломки, задействовав минимум времени, средств и сил. Также, одним из положительных моментов является способность к самостоятельной регуляции, что обеспечивает качественную теплоотдачу.

Выбираем схему разводки для систем с естественной циркуляцией

Существует огромное множество схем, согласно которым можно реализовать естественную регуляцию. Но все они делятся на 2 категории:

Однотрубная
Двухтрубная

Двухтрубная схема

Несмотря на более сложный монтажный процесс, распространение получила именно двухтрубная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя. Жидкость транспортируется по двум трубам: одна прокладывается вверху и по ней течет разогретая вода, вторая внизу и течет остывшая вода.

Чтоб самостоятельно соорудить простой двухтрубный контур, можно придерживаться следующей инструкции:

Вначале выбирается место, в котором будет размещаться накопительный агрегат
Над котлом устанавливается расширительный бачок, вместе они соединяются вертикальной трубой, которую оборачивают в теплоизоляционный материал
На уровне 1/3 расширительного бочка происходит врезание верхней трубы для транспортировки разогретого теплоносителя

Замеряв расстояние от пола до самой верхней точки, необходимо на высоте примерно 2/3 сделать врезание к разводке
Ближе к верху расширительного бачка врезается вторая труба – переливная, посредством которой в канализацию будет происходить удаление излишков
Затем необходимо пустить трубы к радиаторам
Батареи соединяются с нижним водопроводом, прокладка которого должна вестись параллельно верхнему

Необходимо постараться максимально точно расположить трубы в системе отопления с естественной циркуляцией и обеспечить оптимальную разницу высот между радиаторами и котлом. Последний следует располагать ниже батарей, поэтому предпочтение отдается напольным устройствам, которые размещают в специальном углублении или подвале.

Чердачное помещение придется утеплить. Если в нем будет слишком холодно, возможно замерзания жидкости в трубах.

Рассмотрим еще несколько правил, которых следует придерживаться:

Верхнюю трубу рекомендуется пускать с незначительным уклоном – 6-7 градусов
По возможности, котел устанавливают значительно ниже отопительных приборов
Нужно выбирать трубы из металлопласта или на основе полимеров с внутренним диаметром 32 мм

Балансировать двухтрубное отопление, если трубы подобраны правильно, не требуется. Тем не менее установить на подводках к каждой батарее дроссели следует в обязательном порядке. Также стоит отметить высокие первоначальные затраты на прокладку сразу двух контуров и продолжительность затраченного времени на проведение работ.

Однотрубная схема

Чтобы сократить монтажные затраты, выбирают вариант с прокладкой всего одной трубы. В этом случае получается циклический замкнутый контур, соответствующий следующим условиям:

Радиаторы должны врезаться параллельно основному кольцу, а не разрывать его в определенных точках
Необходимо снабдить воздушником каждую из батарей. Такое решение предоставит возможность стравливать воздух на одном конкретном участке
Для выравнивания температуры рекомендуется устанавливать термоголовки и дроссели

Популярностью пользуется закрытая однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. В конкретном случае можно будет пренебречь расширительным бачком, полностью изолировав теплоноситель.

Что влияет на скорость циркуляции ?

Если в принудительной системе скорость циркуляции теплоносителя по трубам зависит от производительности насоса, здесь дела обстоят иначе. Чтобы ее увеличить, необходимо придерживаться ряду правил:

Следует оптимально подбирать запорную арматуру и следить за переходами диаметров труб
Многообразные повороты могут становиться непреодолимым препятствием, поэтому их количество сводят к минимуму, стараясь сделать все участки прямолинейными

Наиболее подходящий внутренний диаметр труб – 32-40 мм
Внутренняя поверхность труб должна быть идеально ровной и не скапливать на себе отложения, стальные изделия рассматривать не стоит

Видео рабочей системы

https://youtube.com/watch?v=Ej-3IVxqKbY

В заключении

Обустройство отопительных систем с естественной циркуляцией требует определенной подготовки, умений и знаний. Но чтоб оставаться уверенным в ее работоспособности, стоит осуществить врезание насоса, включение которого будет происходить в случае необходимости.

Плюсы и минусы естественной циркуляции

Достоинства системы отопления
с естественной циркуляцией жидкости:

Основной недостаток
системы отопления с естественной циркуляцией – ограничения по площади дома и радиусу действия. Ставят её в частных домах, площадь которых не превышает сто квадратных метров. Из-за маленького циркуляционного напора радиус действия отопительной системы ограничивается 30 метрами в горизонтальном направлении. Непременным требованием является присутствие чердака в доме, в котором будет стоять расширительный бак.

Главные требования к прокладыванию труб:

система с наименьшим числом поворотов, которые будут мешать потоку жидкости;
жёсткое следование рекомендованному углу наклона;
применение труб с проектным диаметром.

Как работает система водяного отопления с естественной циркуляцией? Каковы основные принципы ее монтажа?

Какие основные схемы можно реализовать, не прибегая к помощи циркуляционного насоса? Давайте постараемся выяснить.

Из чего состоит отопительная система?

Довольно часто сердцем, основным элементом любой отопительной системы является котел. Именно он производит нагрев теплоносителя, задача которого очевидна – разнести тепло по всему дому. И, конечно же, лучше всего с этой задачей может справиться жидкость. В большинстве отопительных систем в качестве теплоносителя принято использовать воду.

Система с теплоносителем такого типа делается замкнутой. То есть, вода, находящаяся в ней циркулирует по кольцу, и долив теплоносителя требуется крайне редко.

На сегодняшний день наиболее надежной и практичной признана двухтрубная отопительная система, которая изображена на фото:

Двухтрубная отопительная система

Она состоит из двух замкнутых на котле контуров – подачи теплоносителя и обрата. Первый служит для того чтобы подводить разогретую в котле жидкость к радиаторам, где она и отдает свое тепло. После остывания теплоноситель по трубам обрата возвращается к котлу для повторного нагрева. При этом наиболее рациональным и максимально эффективным является параллельное расположение радиаторов – таким образом, они прогреваются одновременно, что делает возможным равномерный прогрев всех помещений

Важно помнить – на эффективность обогрева влияет расстояние между контурами подачи теплоносителя и обрата. Допустимый минимум – высота от подоконника до пола

Следует признать, что отчасти они правы – ведь по причине прохождения теплоносителя по трубам и узлам происходит определенная потеря теплоносителя. Однако не следует забывать, что печное отопление не делает возможным одновременный равномерный прогрев всех комнат. Кроме того, использование печи – весьма неудобно по причине необходимость хранения большого запаса дров. Если же использовать котел, работающий на дровах, топлива требуется значительно меньше.

Печное отопление дома

Чаще всего используется достаточно простая, и в то же время весьма эффективная двухтрубная отопительная система с естественной циркуляцией теплоносителя. Она позволяет качественно отапливать дом, не используя при этом дополнительного оборудования – электрических циркуляционных насосов. Причина популярности данной системы отопления частных домов объясняется тем, что нередки случаи перебоев с электропитанием – а в таком случае (без электричества) система работать просто не сможет.

Одним из главных требований, которое крайне важно соблюдать для дальнейшей работоспособности системы, является создание максимально возможной разницы в высоте между выходным патрубком системы и самой высшей точкой системы. Именно поэтому наиболее рациональным является расположение котла с патрубком в подвальном помещении

Если подвал отсутствует, котел устанавливается в углубление на первом этаже. Не менее важным является и создание уклона магистрали обрата. Он выполняется по горизонтали, начиная от первого радиатора системы.

Котел отопления в подвале частного дома

В отопительной системе данного типа существует еще один обязательный элемент – расширительный бачок

Он используется для создания в системе максимального давления, которое крайне важно для нормальной циркуляции. Работа бака основана на обычном гравитационном принципе

Размещать его следует как можно выше – идеальным местом будет являться чердак. Именно от высоты расположения, а не от количества жидкости в баке и зависит давление.

Следует помнить, что такие системы отопления частного дома могут правильно работать только в том случае, если теплоносителем является вода. Система с таким принципом действия расширительного бака называется открытой.

Расширительный бачок отопления

Закрытыми называются системы, в которых расширительный бак никак не связан с внешним миром. То есть – не имеет возможности откачки теплоносителя. В такой системе принято использовать компенсационный бак. Это емкость небольшого размера, внутренняя полость которой разделена на две части гибкой мембраной. Одна из частей заполнена теплоносителем. Регулирование давления в системе происходит посредством выгибания мембраны в ту или иную сторону. Поскольку система замкнута, это позволяет в качестве теплоносителя использовать тосол.

Система отопления с естественной циркуляцией

Особенности и преимущества гравитационной системы

Плюсы и минусы естественной циркуляции